DE2609817C3 - Kolben, insbesondere für einen Pneumatikzylinder - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen senkrecht zur Bewegungsrichtung zweiteilig ausgebildeten Kolben, insbesondere für einen Pneumatikzylinder, mit einer am Umfang entlanglaufenden ringförmigen Gleitfläche und einer radial wirkenden umfangsseitigen Abdichtung.

Bekannte Kolben dieser Art aus Metall sind mit Abdichtungen aus Gummi oder lederartigen Werkstoffen, zwei Abdichtringen, die in radialen Nuten der fein bearbeiteten Kolbengleitfläche eingesetzt sind, versehen, was den Nachteil einer relativ großen Reibung hat, so daß eine öl- oder Fettschmierung zum Erzielen einer ausreichenden Lebensdauer notwendig ist.

Andere metallische Kolben besitzen in ihrer Umfangsfläche eine erste Nut für die Ringdichtung und eine zweite Nut für einen Gleitring aus Kunststoff, der die Führung innerhalb des Zylinders übernimmt. In beiden Fällen sind also in den Kolben einzuarbeitende Ringnuten erforderlich, und im letzteren Falle sind zweierlei Arten von Dichtungs- bzw. Gleitringen notwendig. Ein weiterer bekannter Kolben besitzt eine kolbenartig ausgebildete Abdichtung aus Buna mit angeformten Dichtlippen, die einerseits die vorgenannte erhöhte Reibung besitzt und andererseits den Nachteil, daß sie selbst bei relativ geringen Drücken mit einer Einlage aus Stahl od. dgl. versehen sein muß, damit der Kolben die auftretenden Kräfte ohne Verformung aufnehmen kann. Aus der GB-PS 13 49 944 ist eine Anordnung mit einem einteiligen, aus Kunststoff bestehenden Kolben bekannt geworden, der eine am Umfang entlanglaufende ringförmige Gleitfläche und eine radial wirkende umfangsseitige Abdichtung aufweist und der zur Erhöhung der Steifigkeit eine eingelegte Metallplatte aufweist. Dieser Kolben weist Nachteile hinsichtlich der Schmierung auf.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht demgegenüber darin, einen Kolben der eingangs genannten Art zu schaffen, der bei einfachem Aufbau und einfacher Montage eine Verbesserung hinsichtlich der Schmierung mit sich bringt.

Erfindungsgemäß ist zu dem oben genannten Zweck vorgesehen, daß zwischen den beiden Kolbenhälften diese gegen Arretierungen drückende Federmittel eingesetzt sind und ein Hohlraum zur Aufnahme von Schmiermittel vorgesehen ist, das über einen Kanal oder über Kanäle auf die Gleitfläche gelangen kann.
Damit ist ein einfach herzustellender Kolben geschaffen, der vom Prinzip des federnd anliegenden Dichtungsringes Gebrauch macht, der sich je nach Druck und Verschleiß selbst nachstellt und darüber hinaus größere Zylindertoleranzen überdecken kann,

ι» und der eine geringere Masse aufgrund seiner vollständigen Ausbildung aus Kunststoff besitzt, so daß am Hubende weniger Dämpfungsarbeit zu leisten ist, bei dem weiterhin aufgrund seiner großen Führungsfläche, des gleitfähigen Materials und der besonderen Ausbildung der Abdichtung die Reibung wesentlich herabgesetzt Ist, so daß gegebenenfalls auch ein schmierungsfreier Betrieb möglich ist, und bei dem dennoch die Abdichtfunktion nach wie vor äußerst groß ist, was sich in einer geringen Leckage niederschlägt. Vor allem zeichnet sich die Erfindung auch durch eine beachtliche Verbesserung der Schmierung insofern aus, als dadurch einerseits der Kolben »atmet« und andererseits die Schmierung stoßweise entsprechend der Kolbenbewegung und in Anpassung an den Druck im Zylinderraum

.>■■> erfolgt.

Die erfindungsgemäßen Maßnahmen können bei allen Arten von Kolben angewendet werden, also beispielsweise bei solchen für einfach oder doppelt beaufschlagte Pneumatikzylinder und auch bei solchen,

ίο die ein- oder beidseitig mit einem Dämpfungskolben versehen sind.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes kann z. B. die Anordnung so getroffen sein, daß an der am Umfang entlanglaufenden

j-> Gleitfläche Schmiertaschen vorgesehen sind. Hierdurch wird eine weitere Verbesserung der Schmierung erzielt. Solche schmiertaschenähnliche Anordnungen sind z. B. bereits aus der US-PS 33 61007, jedoch in einem anderen Zusammenhang, bekannt geworden.

4(i Die Anordnung kann z. B. zweckmäßigerweise auch so getroffen sein, daß an der am Umfang entlanglaufenden Gleitfläche Schmiertaschen vorgesehen sind, wobei vorteilhafterweise zum Abstützen der Tellerfeder ein Dämpfungskolben verwendet wird.

t> In der folgenden Beschreibung ist die Erfindung anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher beschrieben und erläutert. Es zeigt F i g. 1 eine erste Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes in einer Seitenansicht im Schnitt und

w Fig. 2 einen Schnitt durch einen Kolben mit Kolbenstange gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung.

Im allgemeinen ist der Kolben mit einer zentrischen Bohrung zum Befestigen einer nicht dargestellten

γ-, Kolbenstange versehen, er ist der Hauptkolben einer in einem entsprechenden Zylinder hin und her bewegbaren, doppelt beaufschlagbaren Pneumatikeinheit und hat die übliche, etwa scheibenförmige Grundgestalt und besteht aus einem gute Gleiteigenschaften aufweisen-

t,o den Kunststoff, der eine solche Festigkeit besitzt, daß er die auftretenden Druckkräfte, beispielsweise vom Arbeitsmedium, ohne unzulässige Verformung aufzunehmen vermag. Als Werkstoff kann glasfaserverstärktes Polyurethan verwendet werden. An seinen beiden

(.,--, senkrecht zur Richtung der hin und her gehenden 'ewegung verlaufenden Ringflächen und nahe der slirnseitigen Gleitfläche besitzt der Kolben eine Ringnut, die mit der Ringfläche derart einen spitzen

Winkei einschließt, daß ihr offenes Ende zur Zylinderinnenwandung hinweist, wobei in jeder schrägen Ringnut ein Dichtungsring gehalten ist, der ausgehend von seinem in der Ringiiut angeordneten Ende eine konisch sich erweiternde Form besitzt und der so breit ist, daß er zumindest mit seiner freien Außenkante die Gleitfläche des Kolbens überragt. Die identisch ausgebildeten Dichtungsringe sind aus einem Kunststoff wie Polyurethan hergestellt und sind daher genügend labil und schmiegsam, daß sie sich dichtend und sogar druckluftdicht an die Zylinderinnenwandung anlegen können. Die Dichtungsringe besitzen somit die Form von Lippen, die im Betrieb federn nachgiebig sind. Man kann die Dichtungslippen in die Ringnuten des Kolbens einpressen, es ist aber auch möglich, da der Kolben und die Dichtungsringe im wesentlichen aus demselben Kunststoff bestehen, die Dichtungslippen in die Ringnuten mittels Ultraschall einzuschweißen oder einzurollieren.

Der Kolben besitzt somit eine breite Führung in Form der Gleitfläche und ein reibungsarmes Dichtungselement in Form der ringförmigen Dichtlippen. Darüber hinaus hat der Kolben 11 einschließlich seiner Dichtungselemente ein geringes Volumen und eine geringe Masse, so daß die am Hubende zu leistende Dämpfungsarbeit auf ein Minimum herabgesetzt ist. Der Kolben kann über seinen Umfang mit gleichmäßig verteilt angeordneten Fettaschen versehen sein. Als weitere Fettaschen können dabei auch die etwa dreieckförmigen Hohlräume zwischen der breiten Außenfläche der Dichtungsringe, der nicht dargestellten Zylinderinnenwandung und dem zugewandten Bereich der Ringfläche des Kolbens dienen.

Bei der in Fig. 1 der Zeichnung dargestellten Ausführungsform besteht der Hauptkolben mit den Dämpfungskolben jeweils aus zwei Kolbenhälften 10, 11, zwischen denen ein Hohlraum 12 vorgesehen '-·, der federnde Mittel, z. B. zwei Tellerfcdern 13, 14, enthält. Die Kolbenhälften enthalten einrollierte Dichtungsringe 15, 16 aus Polyurethan und am Umfang Schmiertaschen 17. Der Raum 12 kann ein Schmiermittel enthalten, das durch den Kanal oder die Kanäle 18 gemäß Pfeil 19 auf die Gleitfläche 20 gelangen kann. Bei der Montage wird zunächst der Seegerring 21 auf der Welle 22 angebracht, dann wird die Kolbenhälfte 10 aufgeschoben, es werden dann die Tellerfedern 13, 14 eingesetzt, anschließend wird die Kolbenhälfte 11 aufgeschoben und der Ring 23 angesetzt, und das Ganze wird dann mit Hilfe einer Mutter od. dg!, die auf der Gewindepartie 24 der Welle gemäß Pfeil 25 aufschraubbar ist, unter Vorspannung gesetzt. Diese neue Anordnung zeichne, sich aus durch die einfache und schnelle Montage, durch die Möglichkeit infolge der federnden Anordnung, die erforderliche Vorspannung zu erzielen, durch die guten Stabiiisierungsmöglichkeiten für den Kolben wegen der Metalleinlage, außerdem ist die gute Schmierung hervorzuheben, die aus dem Schmiermittelvorratsraum 12 heraus über den ringförmigen Kanal 18 und die Schmiertaschen erfolgt, wobei die Tellerfedern zunächst die Kolbenhälften aufeinanderdrücken und dann bei entsprechendem Gegendruck im Zylinderraum, auf den die Kolbenbewegung zu läuft, federnd nachgeben, so daß hierbei Schmiermittel aus dem Vorratsraum 12 nach außen gedruckt wird.

Die Kolbenanordnung 26 gemäß Fi g. 2 besitzt einen in seiner Längsmittelebene 26' geteilten Hauptkolben 27, an den beidseitig je ein Dämpfungskolben 27', 27" angeformt ist. Jeder Teil des Hauptkolbens 27 besitzt eine ringförmige Ausnehmung 28, deren Durchmesser etwa ²Ii bis V₄ des Durchmessers des Hauptkolbens entspricht und deren Breite etwa gieich der halben Breite einer Scheibe 29 aus gestanztem Stahlbech ist, die zur Aussteifung bei sehr hohen auftretenden Drücken auf den Hauptkolben 27 in diesen eingelegt und gehalten ist, der Dichtlippen 31, 32 besitzt, die in der oben geschilderten Weise angeordnet und ausgebildet sind. Auch die Dämpfungskolben 27' und 27" sind ähnlich ausgebildet.

Die Verbindung des Kolbens 26 mit der Kolbenstange 33 in axialer Richtung erfolgt nicht wie üblich mittels einer Gewindeverbindung. Die Kolbenstange ist in einem axialen Abstand mit zwei ringförmigen Einstichen 34, 35 versehen, in die jeweils ein Seegerring 36 eingesetzt ist. Zwischen den beiden die Umfangsfläche 37 der Kolbenstange 58 überragenden Seegerringen 36 ist der Kolben 26 federnd nachgiebig aufgehängt bzw. eingespannt. Dies wird dadurch erreicht, daß die Kolbenstange in diesen beiden Bereichen von je einer Tellerfeder 38 umgeben ist, die sich im Bereich ihres lnnenumfangs an dem betreffenden Seegerring 36 und im Bereich ihres Außenumfangs an der Stirnfläche 39, 40 des betreffenden Dämpfungskolbens 27', 27" abstützt, wobei an dieser Stirnfläche ein Abstützring 41, bspw. aus Metall, vorgesehen sein kann. Die Tellerfedern 38 sind dabei leicht vorgespannt. Es versteht sich, daß in dieser Weise auch Kolbenvorrichtungen ohne Dämpfungskolben mit einer Kolbenstange verbunden werden können und daß an dem betreffenden Ende auch jeweils mehr als eine Tellerfeder vorgesehen sein kann.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Senkrecht zur Bewegungsrichtung zweiteilig ausgebildeter Kolben, insbesondere für einen Pneumatikzylinder, mit einer am Umfang entlanglaufenden ringförmigen Gleitfläche und einer radial wirkenden umfangsseitigen Abdichtung, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den beiden Kolbenhälften (10, 11) diese gegen Arretierungen (21, 23) drückende Federmittel (13, 14) eingesetzt sind und ein Hohlraum (12) zur Aufnahme von Schmiermittel vorgesehen ist, das über einen Kanal oder über Kanäle (18) auf die Gleitfläche gelangen kann.

2. Kolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an der am Umfang entlanglaufenden Gleitfläche Schmiertaschen (17) vorgesehen sind.

3. Kolben nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Arretierung eine vorgespannte Tellerfeder (38) verwendet wird.

4. Kolben nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zum Abstützen der Tellerfeder (38) ein Dämpfungskolben (27', 27") verwendet wird.