DE3508686C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Kolben in spiegelsymmetrischer Bauart mit radialer Teilungsebene, insbesondere zur Anwendung in doppeltwirkenden Zylindern aus je zwei Kolbenhalbkörpern aus Kunststoff mit metallischen Einlagen und zwei Kolben­ dichtungen in Umfangsnuten der Kolbenhalbkörper mit äußeren Dichtlippen und mit inneren Dichtlippen.

Kolben der hier in Frage stehenden Art, die für Arbeits­ zylinder, insbesondere pneumatische, evtl. auch hydraulische Arbeitszylinder bestimmt sind, sind in vielfältiger Form bekannt. Sie sind entweder kompliziert im Aufbau oder aber hat ihr Benutzer mit Problemen hinsichtlich der Führung und der Abdichtung zu schaffen. Auch das Patent 34 04 095 hat einen Kolben mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 zum Gegenstand, der jedoch bei verhältnis­ mäßig aufwendigem Aufbau nicht immer eine einwandfreie Führung gewährleistet. Der mehrteilige Kolben nach der DE-GM 77 03 341 ist relativ aufwendig in der Herstellung und Montage und bietet ebenfalls keine Gewähr für eine sichere Führung. Bei der bekannten Anordnung nach der DE-PS 29 14 624, deren Kolben aus Kunststoffmaterial besteht und eine aufgeknüpfte Umfangsdichtung ebenfalls aus Kunst­ stoffmaterial trägt und bei der es in erster Linie um die Herstellung einer zuverlässigen Verbindung zwischen Kolben und Kolbenstange geht, ist die Kolbenanordnung oft nicht stabil genug.

Demgegenüber hat sich die vorliegende Erfindung die Aufgabe gestellt, einen Kolben der hier in Frage stehenden Art zu schaffen, der bei guter Abdichtung einfach und kosten­ günstig herzustellen und zu montieren ist, vor allem aber auch eine einwandfreie Führung gewährleistet.

Zu dem oben genannten Zweck ist gemäß der Erfindung bei der neuen Anordnung vorgesehen, daß die beiden Kolbendich­ tungen an den Grenzflächen der Kolbenhalbkörper aneinander­ stoßen und in diesem Bereich außen eine Führungsfläche aus ihren Führungslippen für den Kolben bilden und an­ schließend etwa rechtwinklig nach innen abgebogen zwischen den beiden Kolbenhalbkörpern mit ihren Enden gehalten sind.

Die erfindungsgemäße Anordnung hat wegen des robusten und unkomplizierten Aufbaus den Vorteil einer einfachen Herstellung und Montage, auch die Lagerhaltung ist einfacher. Insgesamt ergibt sich eine stabile und einwandfrei dichte, praktisch wartungsfreie Konstruktion mit vielfachen An­ wendungsmöglichkeiten, die zuverlässig und reibungsarm arbeitet und sich zudem durch eine gute, einwandfreie Führung auszeichnet. Es ist aus den obigen Ausführungen zu ersehen, daß sich infolge der spiegelsymmetrischen Konstruktion des Erfindungsgegenstandes aus zwei identi­ schen Halbteilen Vereinfachungen bei der Herstellung und bei der Lagerhaltung ergeben. Man kann zwei Halbteile zu einem Kolben für einen doppeltwirkenden Arbeitszylinder kombinieren, man kann aber unter bestimmten Umständen auch die Halbteile für sich allein als Kolben eines einfach wirkenden Arbeitszylinders verwenden, schließlich ist es möglich, Mehrfachkolben-Anordnungen zu schaffen, indem man jeweils einen Kolbenhalbteil als Baumodul verwendet und den Erfordernissen entsprechend viele Module zusammen­ baut. Der Aufbau des Kolbenhalbteils als Verbundkörper mit einem metallischen Kern und einer Ummantelung aus Kunststoff genügt in optimaler Weise den im Betrieb auf­ tretenden Belastungen, da der Kern dem Kolbenhalbkörper ein hohes Maß an Stabilität verleiht und die am Kolben angreifenden Axialkräfte aufnimmt, während das Kunststoff­ material der Ummantelung geeignet ist, die im Betrieb auftretenden Querkräfte und -momente elastisch aufzunehmen. Kunststoff zeichnet sich überdies durch geringe Material­ kosten aus und läßt sich mit wenig Aufwand präzise formen. Der durch Aufspritzen erzeugte Verbund ist dauerhaft und hoch belastbar, und die verwendete Kunststoffspritztechnik zeichnet sich durch niedrige Gestehungskosten aus. Die Ausbildung und Anordnung der verschiedenen Dichtungen bringt einerseits den Vorteil mit sich, daß eine besonders gute Führung erreicht wird, die gleichzeitig auch als Abdichtung wirkt, ganz abgesehen davon, daß die Halterung der Dichtungslippen sehr gut und zweckmäßig ist und eine kompak­ te Verbindung dieser Dichtungen mit dem tragenden Teil des Kolbens ergibt, wie andererseits eine besonders solide Verbindung mit dem metallischen Kern des Kolbens und der Ummantelung aus Kunststoff garantiert ist.

Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den nach­ geordneten Unteransprüchen gekennzeichnet.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung in einer Seitenansicht in einem axialen Schnitt und in Teildarstellung gezeigt.

In der Zeichnung ist der Kolben, um dessen Aufbau es in der folgenden Beschreibung geht, in seiner Anwendung bei einem doppeltwirkenden pneumatischen oder eventuell auch hydraulischen Arbeitszylinder 1 gezeigt. Es handelt sich hier nur um eine Teildarstellung des Arbeitszylinders, bei dem der Kolben angewendet wird, im wesentlichen wird nur der Kolben gezeigt und die an diesen angrenzenden Partien der Kolbenstange und des Zylinders, soweit dies für das Verständnis der Anmeldung erforderlich ist.

Der Kolben 3 ist aus mehreren Teilen zusammengesetzt; er besteht aus zwei Kolbenhalbkörpern 4, 5, die in spiegel­ symmetrischer Anordnung auf die Kolbenstange 2 aufgezogen sind. Die Kolbenhalbkörper enthalten jeweils eine metalli­ sche Einlage 6, 7 mit einem radial abstehenden Verankerungs­ vorsprung 8, 9, der evtl. flanschartig ausgebildet sein kann, und einen auf die Einlage 6, 7 aufgespritzten Hüllkörper 10, 11 aus Kunststoffmaterial, z. B. Polyurethan. Die Kolben­ halbkörper 4, 5 liegen hierbei mit einer sich im wesent­ lichen quer zu der Kolben-Längsrichtung erstreckenden stirnseitigen Grenzfläche 12, 13 an der dem anderen Kolben­ halbteil zugewandten Seite aneinander an, diese aneinander anliegenden Grenzflächen 12, 13 der beiden Kolbenhalbkörper 4, 5 bilden hierbei eine Berührfläche. Auch an den die Berührfläche bildenden beiden Grenzflächen können komple­ mentäre Rastmittel ausgebildet sein, z. B. können sie an dem Hüllkörper ausgeformt sein, z. B. in Form eines axial verlaufenden Stiftes und eines diesem diametral gegenüberliegenden komplementären Paßlochs, so daß die Kolbenhalbkörper unverdrehbar aneinander festgelegt werden können. Diese Maßnahme sind in der Zeichnung nicht darge­ stellt.

Die beiden Kolbenhalbkörper 4, 5 tragen je eine Kolbendich­ tung 14, 15, die in einer Umfangsnut 16, 17 auf dem Außen­ mantel des Hüllkörpers angeordnet ist. Die beiden Kolben­ dichtungen 14, 15 sind im mittleren Bereich der axialen Länge des Kolbens angeordnet und stoßen in diesem Bereich aneinander an, wobei sie dann im Bereich 18 die Führungs­ fläche für den Kolben 3 bilden. Jede Kolbendichtung 14, 15 weist auf der dem anderen Kolbenhalbkörper 4, 5 abge­ wandten Seite eine an der Zylinderinnenwand 19 anliegende äußere Dichtlippe 20, 21 und eine in einer Nut 16, 17 an der Außenseite des zugehörigen Kolbenhalbkörpers ein­ liegende innere Dichtlippe 22, 23 auf, während sie an der entgegengesetzten Seite eine Führungslippe 24, 25 besitzt, die mit der Führungslippe des anderen Kolbenhalb­ körpers die Führungsfläche 18 bildet, wobei die äußere Dichtlippe 20, 21 und die Führungslippe 24, 25 jedes Kolben­ halbkörpers jeweils einen Winkel von 180° miteinander bilden. Es ergibt sich dann, daß die Kolbendichtungen 14, 15 jeweils die Gestalt eines Gebildes mit drei par­ allelen Schenkeln 20, 22, 24 bzw. 21, 23, 25 haben, von denen zwei - die Schenkel 20 und 22 bzw. 21 und 23 - zur freien Stirnfläche des Kolbenhalbkörpers gerichtet sind, während der dritte Schenkel 24 bzw. 25 zum anderen Kolben­ halbkörper gerichtet ist.

Die freien Enden der Führungslippen 24 bzw. 25 der beiden Kolbenhalbkörper sind jeweils etwa rechtwinklig nach innen abgebogen, wie bei 26, 27 dargestellt ist, wobei sie zwischen Teilen 28, 29 der beiden Kolbenhalbkörper gehalten sind. Diese abgebogenen freien Enden 26, 27 der Führungslippen 24, 25 der beiden Kolbenhalbkörper 4, 5 liegen mit ihren einander zugewandten Flächen aneinander so an, daß die Grenzfläche 12, 13 zwischen den beiden Kolbenhalbkörpern 4, 5 und die Anlagefläche zwische den abgebogenen freien Enden 26, 27 der beiden Führungslippen 24, 25 etwa in einer Ebene liegen.

Es ergibt sich also bei Betrachtung der Zeichnung das Bild, daß die beiden Kolbendichtungen 14, 15 jeweils in einer Umfangsnut 16, 17 im axialen Mittelbereich des zuge­ hörigen Kolbenhalbteils 4, 5 sitzen, wobei die jeweils dritten Schenkel 24, 25 der Kolbendichtungen nach Art einer Schnappverbindung um die Umfangsnut an der der Grenzfläche 12, 13 zugewandten Stirnseite begrenzenden Stirnwandpartie des zugehörigen Kolbenhalbkörpers 4, 5 herumgreifen und hierbei jeweils einen Teil der Führungs­ fläche 18 und einen Teil der Grenzfläche 12, 13 bilden. Diese Grenzfläche 12, 13, die durch das stirnseitige Anein­ anderstoßen der beiden identisch ausgebildeten Kolbenhalb­ körper 4, 5 gebildet wird, erstreckt sich quer zu der Kolben-Längsrichtung, d. h. radial, die Kolbenhalbkörper 4, 5 sind bezüglich dieser Grenzflächen spiegelsymmetrisch ausgebildet und angeordnet und stellen modulare Bauelemente dar.

An die Kolbenhalbkörper 4, 5 kann an dem der Grenzfläche 12, 13 abgewandten Ende eine axial über die metallische Einlage 6, 7 hinausstehende Pufferhülse 30 angeformt sein, die zum Dämpfen der Kolbenbewegung dient.

Die Kolbenhalbteile sind schließlich an ihrer Grenzfläche 12, 13 gegeneinander z. B. durch einen Dichtring 41 z. B. aus Gummi, der als O-Ring ausgebildet ist, abgedichtet. Auch die Dichtlippen, die bei der Erfindung besonders stabil gehalten sind und eine gute Führung unter gleich­ zeitiger Abdichtung gewährleisten, können aus Gummi oder Kunststoff, z. B. Polyurethan bestehen.

Claims (4)

1. Kolben (3) in spiegelsymmetrischer Bauart mit radialer Teilungsebene, insbesondere zur Anwendung in doppeltwirken­ den Zylindern aus je zwei Kolbenhalbkörpern (4, 5) aus Kunststoff mit metallischen Einlagen (6, 7) und zwei Kolben­ dichtungen (14, 15) in Umfangsnuten (16, 17) der Kolben­ halbkörper (4, 5) mit äußeren Dichtlippen (20, 21) und mit inneren Dichtlippen (22, 23), dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Kolbendichtungen (14, 15) an den Grenzflächen (12, 13) der Kolbenhalbkörper (4, 5) aneinanderstoßen und in diesem Bereich (18) außen eine Führungsfläche aus ihren Führungslippen (24, 25) für den Kolben (3) bilden und an­ schließend rechtwinklig nach innen abgebogen zwischen den beiden Kolbenhalbkörpern (4, 5) mit ihren Enden gehalten sind.

2. Kolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Grenzfläche (12, 13) und die Anlageflächen zwischen den abgebogenen Enden (26, 27) der beiden Führungslippen (24, 25) etwa in einer Ebene liegen.

3. Kolben nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die äußeren Dichtlippen (20, 21) und die Führungslippen (24, 25) jeweils einen Winkel von 180° miteinander bilden.

4. Kolben nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungslippen (24, 25) nach Art einer Schnappverbindung um die die Umfangsnut (16, 17) an der den Grenzflächen (12, 13) zugewandten Stirnseite begrenzende Stirnwandpartie des zugehörigen Kolbenhalb­ körpers (4, 5) herumgreifen und hierbei jeweils einen Teil der Führungsfläche (18) und einen Teil der Grenzfläche (12, 13) bilden.