DE2631382B2

DE2631382B2 - Kolben, insbesondere für einen Pneumatikzylinder

Info

Publication number: DE2631382B2
Application number: DE2631382A
Authority: DE
Inventors: Kurt Dipl.-Ing. 7300 Esslingen Stoll
Original assignee: Festo Maschinenfabrik Gottlieb Stoll Firma
Current assignee: Festo Maschinenfabrik Gottlieb Stoll Firma
Priority date: 1976-07-13
Filing date: 1976-07-13
Publication date: 1981-05-14
Also published as: SE7708085L; IT1076088B; GB1588044A; JPS539957A; DE2631382A1; ATA474677A; DE2631382C3; AT361263B; FR2358595B1; FR2358595A1

Description

Das Hauptpatent bezieht sich auf einen rechtwinklig zur Bewegungsrichtung zweiteilig ausgebildeten Kolben, insbesondere für einen Pneumatikzyünder, mit einer am Umfang entlanglaufenden, ringförmigen Gleitfläche und einer radial wirkenden, umfangsseitigen Abdichtung aus zwei federnd nachgiebigen, ringförmigen Dichtlippen, zwischen dessen 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.

Das Hauptpatent hat sich zum Ziel gesetzt, einen Kolben der eingangs genannten Art zu schaffen, der eine Verbesserung hinsichtlich der Schmierung mit sich bringt und hierbei einen einfachen Aufbau und eine einfache Montage hat. In Weiterführung der dem Hauptpatent zugrundeliegenden Gedanken hat sich die vorliegende Erfindung die Aufgabe gestellt, die Herstellung und die Montage noch kostengünstiger zu gestalten, indem ein im Aufbau einfaches, zur Führung und zur Abdichtung dienendes Element in einfacher Weise montiert werden kann.

Zu dem obengenannten Zweck ist gemäß der Erfindung beim neuen Kolben vorgesehen, daß die Gleitfläche und die von dieser seitlich schräg abstehenden Dichtlippen an einem einstückigen Führungsring angeformt sind, der in Umfangsnuten der beiden Kolbenhälften eingesenkt oder eingesetzt und hier mittels einer formschlüssigen Verbindung gehalten ist.

Bei der erfindungsgemäßen Anordnung kann das Abdichtelement in einfacher Weise bei der Montage zwischen die beiden Kolbenhälften eingespannt werden, was sehr einfache Montagearbeit bedeutet. Da das erfindungsgemäße Abdichtelement nicht nur mit der oder den Dichtlippe(n) versehen ist, sondern gleichzeitig auch die Gleitführung an der Zylinderinnenfläche übernimmt, üben die beiden Kolbenhälften nur noch eine Trägerfunktion aus, sie können daher je nach den herrschenden Betriebsdrücken aus einem die geforderte Druckfestigkeit aufweisenden Material hergestellt werden. Da das Abdichtelement zwei Dichtlippen besitzt und das Abdichtelement nur noch einstückig ist, ergibt sich zweckmäßigerweise, daß das Abdichtelement bzw. dessen Führungsiing zwischen den Kolbenhälften mittels einer formschlüssigen Verbindung, beispielsweise einer Schwalbenschwanzverbindung gehalten werden kann, wodurch der Führungsring bei der Montage ϊ ohne weiteres zentriert wird. Ein einstückiger Führungsring mit angeformten Dichtlippen ist zwar aus der US-FS 35 27 507 bekannt geworden, jedoch wird dieser Führungsring kraftschlüssig und nicht formschlüssig wie beim Erfindungsgegenstand gehalten, so daß die ίο Montage komplizierter ist und auch die Gestehungskosten höher sind als beim Erfindungsgegenstand.

Die erfindungsgemäßen Maßnahmen können bei allen Arten von Kolben angewendet werden, also beispielsweise bei solchen für einfach oder doppelt beaufschlagten Pneumatikzylindern und auch bei solchen, die ein- oder beidseitig mit einem Dämpfungskolben versehen sind.

Die Erfindung wird anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher beschrieben und erläutert. Hierbei zeigt die einzige Figur der Zeichnung einen axialen Teilschnitt durch einen Kolben für einen Pneumatikzyünder gemäß einem Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung.

Der in der Zeichnung nur teilweise dargestellte,

2"> rotationssyrnmetrische Kolben 11 bzw. iV, der mit seiner zentrischen Bohrung 12 über eine Kolbenstange

13 geschoben ist, ist in einem entsprechenden Zylinder

14 hin und her bewegbar und Teil eiaer doppelt beaufschlagbaren Pneumatikeinheit. Bei beiden Ausfüh-

jo rungsbeispielen besitzt der Kolben 11 bzw. 11' einen Hauptkolben 16, der umfangsseitig mit einem Abdichtelement 17 versehen ist, und zwei beidseitig des Hauptkolbens 16 angeformte Dämpfungskolben 18 und 19. Der Kolben 11 bzw. 11' ist in seiner Quermittelebene

J5 geteilt, besteht also aus zwei identischen Hälften 21 und 22, von denen jede Kolbenhälfte eine Hälfte des Hauptkolbens 16 und einen einstückig angeformten Dämpfungskolben 18 bzw. 19 umfaßt. Auch die Dämpfungskolben 18, 19 können anders als in der

w Zeichnung dargestellt im Bereich ihrer freien Enden umfangsseitig mit Dichtelementen versehen sein, die in entsprechende nicht dargestellte Zylinderdämpfungsbohrungen an jedem Ende einer Hubbewegung eindringen. Es versteht sich, daß der Kolben 11 bzw. 11' auch nur aus dem Hauptkolben bestehen, also keine Dämpfungskolben aufweisen kann. Der Kolben 11 bzw. 11' besteht aus einem Werkstoff, der eine solche Festigkeit besitzt, daß die auftretenden Druckkräfte, insbesondere vom Arbeitsmedium, ohne unzulässige Verformung und ohne daß ein besonderer aussteifender Kern notwendig wäre, aufgenommen werden können. Als Werkstoff wird je nach Größe der auftretenden Druckkräfte Aluminium oder glasfaserverstärktes Polyurethan verwendet.

Das Abdichtelement 17, das ringförmig ausgebildet ist, besitzt bei beiden Ausführungsbeispielen einen Führungsring 26, an dem beidseitig, und zwar an seinen beiden Stirnflächen 27 und 28 nahe der Umfangsfläche 29, jeweils eine elastische Dichtlippe 31 bzw. 32 angeformt ist, die schräg nach außen abstehend zur Innenwandung des Zylinders 14 gerichtet sind. Jede Dichtlippe 31, 32, deren ringförmige Stirn etwa senkrecht zur Neigung verläuft, ist so breit, daß sie in nicht eingebautem Zustand zumindest mit ihrer freien

ί>5 Außenkante 33 die als Gleitfläche ausgebildete Umfangsfläche 29 des Führungsringes 26 überragt, so daß diese Dichtkante 33 in im Zylinder eingebautem Zustand unter Vorspannung an der Zylinderinnenfläche

dicht anliegt Das einstückig geformte Abdichtelement 17 ist dabei aus einem Kunststoff, wie Polyurethan, und daher einerseits genügend elastisch und schmiegsam, daß sich die Dichtlippen 31 und 32 dichtend, auch druckluftdicht, an die Zylinderinnenfläche anlegen s können, und andererseits ausreichend gleitfzhig, um ein reibungsarmes, ggf. schmiermittelFreies Gleiten des Führungsringes 26 innerhalb des Zvlinders 14 zu ermöglichen. Durch die breite Umfangsfläche 29 des rührungsringes 26 besitzt der Kolben 11 bzw. 11' eine in gute Führung im Zylinder 14.

Beim in der Figur dargestellten Ausführungsbeispiel besitzen die beiden Kolbenhälften 21 und 22 jeweils eine zentrische Kreisausnehmung, welche beiden sich in zusammengebautem Zustand zum die Kolbenstange 13 umgebenden Hohlraum 36 ergänzen, in welchen zwei gegeneinander gerichtete, die Kolbenstange 13 umgebende Telierfedern 37 angeordnet sind. Der Hohlraum 36 kann ferner durch ein Schmiermittel 38 ausgefüllt sein. Umfangsseitig besitzt der Hauptkolben 16 eine auf beide Kolbenhälften 21, 22 gleichmäßig aufgeteilte schwalbenschwanzförmige Nut 39, in der der schwalbenschwanzförmige Innenbereich 41 des Führungsringes 26 mit Spiel gehalten ist. Die Montage und das unverschiebbare Halten der beiden Kolbenhälften 21, 22 in axialer Richtung auf der Kolbenstange 13 erfolgt durch einen in einer Nut der Kolbenstange gehaltenen Seegerring 42 am einen Kolbenende und durch ein ebenfalls starr angeordnetes oder durch ein schrt ubbares Element 43 am anderen Kolbenende, das beispiels- jo weise ein Seegerring oder eine auf die Kolbenstange aufschraubbare Mutter sein kann. Die Montage erfolgt derart, daß zunächst die eine Kolbenhälfte 22 auf die Kolbenstange gescnoben wird, bis die Stirn des Dämpfungskolbens 19 am Seegerring 42 anliegt, daß dann die Tellerfedern 37 auf die Kolbenstange gesetzt und das Abdichtelement 17 über die eine Hälfte des Hauptkolbens 16 geschoben wird und daß dann die andere Kolbenhälfte 22 über die Kolbenstange geschoben und mittels des Elementes 43 unverschiebbar gesichert wird. Der Abstand des Seegerringes 42 und des Elementes 43 und die Ausbildung bzw. Anzahl der Tellerfedern 37 ist derart gewählt, daß die beiden Kolbenhälften 21 und 22 unter Vorspannung der Tellerfedern 37 unter Bildung eines kleinen Spaltes 44 auf Abstand gehalten werden. Dieser Spalt 44 steht mit dem Schmiermittelraum 36 und mit über den Umfang verteilt angeordneten radialen Bohrungen 46 im Führungsring 26 in Verbindung. Wird eine der beiden Kolbenhälften 21, 22 durch das Arbeitsmedium beaufschlagt, so wird aufgrund der federnd nachgiebigen Verbindung zwischen den beiden Kolbenhälften der Spalt 44 und damit auch der Hohlraum 36 zumindest jeweils zu Beginn eines Hubes verkleinert, was einer Pumpwirkung gleichkommt, aufgrund der Schmiermittel 38 aus dem Hohlraum 36 durch den Spalt 44 und die Bohrungen 46 zwischen die Gleitfläche 29 des Führungsringes 26 und die Innenfläche des Zylinders 14 gelangen kann. Da der Führungsring 26 über seinen Innenbereich 41 in der schwalbenschwanzförmigen Nut 39 des Hauptkolbens 16 mit Spiel gehalten ist, ist auch in diesem Bereich eine Relativbewegung der beiden Kolbenhälften möglich.

Bei dem beschriebenen Kolben wird neben einer schnellen Montage und einer relativ geringen Kolbenstangenschwächung und der Möglichkeit, den Anschlag gegen den Zylinder am Hubende nicht hartmetallisch, sondern aufgrund des gewählten Kunststoffes gedämpft auszuführen, und der einfachen Herstellung dadurch, daß gegebenenfalls sowohl das Abdichtelement als auch der Kolben einstückig gespritzt werden können, weiter erreicht, daß die zur Bewegungsübertragung anstehende als bevorzugtes Arbeitsmedium verwendete Druckluft die ihr jeweils zugewandte Dichtlippe des Abdichtelementes am Hauptkolben gegen die Zylinderinnenwandung drängt, so daß sich eine ausgezeichnete Dichtigkeit und damit äußerst geringe Leckage ergibt.

Weiterhin ist der Kolben an der Kolbenstange relativ einfach und bequem gesichert bzw. befestigt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Rechtwinklig zur Bewegungsrichtung zweiteilig ausgebildeter Kolben, insbesondere für einen Pneumatikzylinder, mit einer am Umfang entlanglaufenden, ringförmigen Gleitfläche und einer radial wirkenden, umfangsseitigen Abdichtung aus zwei federnd nachgiebigen, ringförmigen Dichtlippen, zwischen dessen 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, nach Patent 26 09 817, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleitfläche (29) und die von dieser seitlich schräg abstehenden Dichtlippen (31, 32) an einem einstückigen Führungsring (26) angeformt sind, der in Umfangsnuten (39) der beiden Kolbenhälften (21, 22) eingesenkt oder eingesetzt und hier mittels einer formschlüssigen Verbindung gehalten ist.