DE4339873A1 - Kombination aus Kolben und Gehäuse - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Kombination aus Kolben und Gehäuse, wobei der Kolben als Plungerkolben ausgebildet und wie das Ge­ häuse eine topfähnliche Gestalt mit einer rohrähnlichen Umfangs­ wand und einem an einer Stirnseite der Umfangswand angeordneten Boden aufweist, wobei die beiden Teile mit ihren dem jeweiligen Boden entgegengesetzten offenen axialen Enden voraus ineinander­ gesteckt sind und der Plungerkolben in dem Gehäuse axial ver­ schieblich gelagert ist, mit einem vom Gehäuse und vom Plunger­ kolben gemeinsam begrenzten Innenraum, der zunächst teilweise als Arbeitsraum dient, der zur Erzeugung eines Ausfahrhubes des Plungerkolbens mit insbesondere pneumatischem Druckmittel beauf­ schlagbar ist, mit einer in dem Innenraum angeordneten zwischen dem Gehäuse und dem Plungerkolben wirkenden Rückstellfeder, die den Plungerkolben im Einfahrsinne in Richtung des Einfahrhubes beaufschlagt, und mit einer Hubbegrenzungseinrichtung zur Be­ grenzung des Ausfahrhubes des Plungerkolbens relativ zum Ge­ häuse.

Eine derartige, als Arbeitszylinder ausgestaltete Kolben-Ge­ häuse-Kombination geht bereits aus der DE 41 26 221 A1 hervor. Sie hat den Vorteil eines relativ einfachen Aufbaus bei zugleich kompakten Abmessungen. Um den Plungerkolben aus dem Gehäuse aus­ zufahren, wird der Arbeitsraum mit fluidischem Druckmittel be­ aufschlagt. Die entgegensetzt gerichtete Einfahrbewegung wird durch die Rückstellfeder veranlaßt, wenn der Arbeitsraum belüf­ tet wird.

Trotz aller Vorteile wird eine weitere Vereinfachung insbeson­ dere der Montage der beiden topf- oder napfähnlichen Teile ange­ strebt. Bisher muß zunächst der Plungerkolben in das Gehäuse eingeschoben werden, wonach im Bereich des offenen Endes des Ge­ häuses ein Anschlagring zwischen dem Plungerkolben und dem Ge­ häuse zu fixieren ist, der mit einem Radialvorsprung des Plun­ gerkolbens eine Hubbegrenzungseinrichtung zur Begrenzung des Ausfahrhubes des Plungers bildet. Die vorhandene Hubbegrenzungs­ einrichtung hat zudem eine Vergrößerung der Querabmessungen zur Folge, da zwischen den Umfangswänden ein relativ großer radialer Spalt benötigt wird.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Kolben-Ge­ häuse-Kombination der eingangs genannten Art zu schaffen, die unter Beibehaltung einer sicheren Hubbegrenzungseinrichtung eine kompakte Bauweise bei einfacher Montage ermöglicht.

Zur Lösung der Aufgabe ist vorgesehen, daß die Hubbegrenzungs­ einrichtung in dem Innenraum und dabei vorzugsweise im Arbeits­ raum angeordnet ist, und daß die Hubbegrenzungseinrichtung ein gehäusefestes Hubbegrenzungselement aufweist, das ausgehend vom Bodenbereich des Gehäuses in den Plungerkolben hineinragt und beabstandet zum Gehäuseboden ein Anschlagteil trägt, das in die Bewegungsbahn eines Gegenanschlagteils ragt, das am Plungerkol­ ben beabstandet zum Kolbenboden und vorzugsweise im Bereich des offenen axialen Endes des Plungerkolbens angeordnet ist und zur Hubbegrenzung auf das Anschlagteil aufläuft.

Eine weitere Lösungsmöglichkeit der genannten Aufgabe sieht vor, daß die Hubbegrenzungseinrichtung in dem Innenraum und dabei vorzugsweise im Arbeitsraum angeordnet ist und aus mindestens einem einerseits gehäusefest und andererseits plungerkolbenfest verankerten strangähnlichen Hubbegrenzungselement besteht, das von einem biegeflexiblen seil- oder gliederstangenartigen Zug­ mittel gebildet ist, welches eine den maximalen Ausfahrhub vor­ gebende Länge hat.

Auf diese Weise kann im radialen Bereich zwischen dem Gehäuse und dem Plungerkolben auf Hubbegrenzungsmittel für den Ausfahr­ hub verzichtet werden, so daß eine einfache Einschubmontage der beiden relativ zueinander bewegbaren Teile möglich ist und sich kompakte Querabmessungen der Kolben-Gehäuse-Kombination einstel­ len. Im Falle der erstgenannten Lösungsmöglichkeit ragt das ge­ häuseseitig festgelegte Hubbegrenzungselement zudem in einen im Plungerkolben ausgebildeten Abschnitt des Innenraums hinein, so daß sich extrem kurze Axiallängen realisieren lassen. Im Falle der zweitgenannten Lösungsmöglichkeit wird die Hubbegrenzungs­ funktion von dem strangähnlichen Hubbegrenzungselement über­ nommen, das wie die Rückstellfeder in dem Arbeitsraum angeordnet und einerseits am Gehäuse und andererseits am Plungerkolben festgelegt sein kann. Das Hubbegrenzungselement ist hier von ei­ nem biegeflexiblen Zugmittel gebildet, so daß es in Axialrich­ tung eine hohe Zugfestigkeit aufweist, sich jedoch gleichwohl umbiegen, umknicken oder sonstwie zusammenfalten oder zusammen­ legen läßt. Bei erreichtem maximalem Ausfahrhub ist das Hubbe­ grenzungselement zumindest im wesentlichen in Axialrichtung zwischen dem Gehäuse und dem Kolben gespannt und verhindert eine weitere Ausfahrbewegung. Beim anschließenden Einfahren des Plun­ gerkolbens fällt das Hubbegrenzungselement quasi in sich zusam­ men, wobei es auf Grund seiner biegeflexiblen Eigenschaften pro­ blemlos in dem Arbeitsraum Platz findet. Durch Änderung der Länge des Hubbegrenzungselementes läßt sich der gewünschte maxi­ male Ausfahrhub beliebig vorgeben. Da das Hubbegrenzungselement praktisch nur auf Zug beansprucht wird, ist eine problemlose Verankerung an den beiden relativ zueinander bewegten Teilen möglich, und es ergibt sich eine hohe Betriebssicherheit, wobei man durch die Verwendung von Hubbegrenzungselementen unter­ schiedlicher Zugfestigkeit dem jeweils zu erwartenden Bela­ stungsfall problemlos Rechnung tragen kann.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteran­ sprüchen aufgeführt.

Das Hubbegrenzungselement ist im Falle der erstgenannten Lö­ sungsmöglichkeit zweckmäßigerweise als Hubbegrenzungsstange aus­ gebildet, die sich am Gehäuseboden leicht verankern läßt.

Um eine variable Vorgabe des Ausfahrhubes zu ermöglichen, können das Anschlagteil und/oder das Hubbegrenzungselement insgesamt in Bewegungsrichtung des Plungerkolbens verstellbar sein, wobei der Verstellvorgang vorzugsweise durch eine Durchbrechung des Kol­ benbodens hindurch stattfindet.

Im Falle der zweitgenannten Lösungsmöglichkeit wäre als Hubbe­ grenzungselement durchaus eine Gliederkette verwendbar. Beson­ ders vorteilhaft erscheint derzeit jedoch die Verwendung eines aus einer oder mehreren Längsfasern bestehenden Drahtseils, das bei Bedarf ummantelt sein kann.

Als gehäuse- und kolbenseitige Befestigungsstellen für das Hub­ begrenzungselement dienen zweckmäßigerweise die gleichen Befe­ stigungsstellen wie für die Rückstellfeder. Es können beispiels­ weise steg-, ösen- oder hakenartige Befestigungsteile vorhanden sein, an denen sich das Hubbegrenzungselement verankern läßt.

Zweckmäßig ist es in beiden Fällen das Hubbegrenzungselement so anzuordnen, daß es im Innern der vorhandenen Rückstellfeder ver­ läuft.

Die Kolben-Gehäuse-Kombination läßt sich vorzugsweise als Ar­ beitszylinder verwenden. Zur fluidischen Abdichtung zwischen den Umfangswänden der ineinander verschieblichen Teile kann hierbei eine ringförmige Dichtungsanordnung vorgesehen sein, die vor­ zugsweise im Bereich des offenen Endes des Plungerkolbens fest­ gelegt ist und gegen die Innenfläche der Umfangswand des Gehäu­ ses arbeitet. Anstelle einer solchen zusätzlichen Dichtungsan­ ordnung wäre es aber auch möglich, eine dichtelementlose Verbin­ dung vorzusehen und das Radialspiel zwischen den beiden Umfangs­ wänden so zu minimieren, daß der Effekt einer Labyrinthdichtung vorliegt.

Bei einer besonders kostengünstigen Bauform ist der Plungerkol­ ben mit der Außenfläche seiner Umfangswand unmittelbar an der Innenfläche der Umfangswand des Gehäuses verschieblich geführt, so daß keine zusätzlichen separaten Führungsmittel benötigt wer­ den.

Die Kolben-Gehäuse-Kombination kann zweckmäßigerweise auch als Stoßdämpfer eingesetzt werden, dies insbesondere bei dichtele­ mentlosem Zusammenwirken der beiden relativ zueinander ver­ schieblichen Teile.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen

Fig. 1 eine erste Bauform der erfindungsgemäßen Kolben- Gehäuse-Kombination im Längsschnitt in einer Aus­ gestaltung als einfachwirkender Arbeitszylinder, wobei strichpunktiert die maximal ausgefahrene Stellung des Plungerkolbens angedeutet ist,

Fig. 2 einen Querschnitt entlang der Schnittlinie II-II aus Fig. 1,

Fig. 3 ein Detail einer weiteren Ausführungsform der Kol­ ben-Gehäuse-Kombination im Bereich des offenen axialen Endes des Gehäuses, und

Fig. 4 und 5 zwei weitere Bauformen der Kolben-Gehäuse-Kombina­ tion in einer Ausgestaltung als einfachwirkender Arbeitszylinder im Längsschnitt.

Die beispielsgemäßen Kolben-Gehäuse-Kombinationen bilden einen Arbeitszylinder, der sich, da geringe axiale Abmessungen reali­ sierbar sind, insbesondere auch als Spannelement einsetzen läßt, der aufgrund seiner Querstabilität aber auch große Hublängen er­ möglicht.

Bei allen Ausführungsformen ist zunächst ein topf- oder napfähn­ liches, auch als becherähnlich bezeichenbares Gehäuse 1 vorhan­ den, das bei den Ausführungsbeispielen gemäß Fig. 1, 2 und 5 einstückig ausgebildet ist und als Fließpreß- oder Tiefziehteil herstellbar sein kann. Es umfaßt eine rohr- bzw. hülsenähnliche äußere Umfangswand 2, an deren einem axialen Ende ein diese ver­ schließender Boden 3 integral angeformt oder, wie in Fig. 4, auf sonstige Weise befestigt ist. Betrachtet man das Gehäuse 1 als Einzelteil, so ist es an seinem dem Boden 3 entgegengesetz­ ten axialen Ende 4 offen.

Der Kolben der Kombination ist ein Plungerkolben 5 mit ebenfalls topf- bzw. becherartiger Gestalt. Er hat eine rohrartig gestal­ tete äußere Umfangswand 6, an die sich an einem axialen Ende ein geschlossener Boden 7 anschließt. Die Umfangswand 6 und der Bo­ den 7 sind vorzugsweise einstückig miteinander ausgebildet, es kann sich bei dem Plungerkolben 5 um ein Fließpreß- oder Tief­ ziehteil handeln. An seinem dem Boden 7 entgegengesetzten axia­ len Ende 8 ist der Plungerkolben 5 ebenfalls offen.

Das Gehäuse 1 und der Plungerkolben 5 sind bezüglich des Durch­ messers ihrer Umfangswände 2, 6 so aufeinander abgestimmt, daß sie koaxial ineinanderschiebbar sind. Beide Teile sind mit ihren offenen axialen Enden 4, 8 voraus ineinandergesteckt, wobei die Umfangswand 6 des Plungerkolbens 5 radial außen von der Umfangs­ wand 2 des Gehäuses 1 koaxial übergriffen wird.

Der Plungerkolben 5 ist in dem Gehäuse 1 axial verschieblich ge­ lagert. Er gleitet beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 und 2 mit der Außenfläche 12 seiner Umfangswand 6 an der Innenfläche 13 der Umfangswand 2 des Gehäuses 1. Auf diese Weise ergibt sich ein sehr großer Führungsdurchmesser, der sich jeweils über prak­ tisch die gesamte Länge der axialen Überlappung der beiden Um­ fangswände 2, 6 erstreckt. Auf zusätzliche Führungsmittel kann hierbei zugunsten einer Kostenreduzierung verzichtet werden. Gleichwohl sind Führungsmittel zusätzlich möglich. Gemäß Fig. 4 und 5 ist im Bereich des offenen axialen Endes 4 radial innen an der Umfangswand 2 eine Führungsbüchse 50 koaxial festgelegt, in der die Umfangswand 6 des Plungerkolbens 5 mit ihrer Außen­ fläche 12′ läuft. Um geringe Querabmessungen einzuhalten, kann die Führungsbüchse 50 - wie in Fig. 5 gezeigt - radial in die Umfangswand 2 des Gehäuses 1 eingelassen werden.

Die aufeinander abgestimmten Querschnittskonturen des Gehäuses 1 und des Plungerkolbens 5 sind nach Bedarf wählbar. Regelmäßig wird man eine kreisrunde Querschnittskontur vorsehen, doch wären durchaus auch ovale oder polygonartige Konturierungen möglich, die zugleich eine Verdrehsicherung bewirken können.

Als Werkstoff für sowohl das Gehäuse 1 als auch den Plungerkol­ ben 5 bietet sich Stahl, insbesondere Stahlblech, sogenanntes Inox-Material, Kunststoffmaterial oder Aluminiummaterial an.

Die beiden ineinandergesteckten Teile 1, 5 begrenzen gemeinsam einen Innenraum 10, der vorzugsweise in seiner Gesamtheit einen Arbeitsraum 14 bildet, dessen Volumen sich entsprechend der mo­ mentanen axialen Relativposition zwischen dem Gehäuse 1 und dem Plungerkolben 5 verändert. Er setzt sich aus Innenraum-Abschnit­ ten 11, 11′, 11′′ im Gehäuse 1 und im Plungerkolben 5 zusammen, wobei das Volumen der Innenraum-Abschnitte 11′, 11′′ des Plunger­ kolbens 5 bei den Ausführungsbeispielen stets konstant ist, wäh­ rend das Volumen des gehäuseseitigen Innenraum-Abschnittes 11 in Abhängigkeit vom Kolbenhub variiert.

Über eine am Gehäuse 1 vorgesehene Speiseöffnung 15 kann dem Ar­ beitsraum 14 fluidisches Druckmittel, insbesondere Druckluft, zugeführt werden. Auf diese Weise läßt sich der Plungerkolben 5 zu einem Ausfahrhub (Pfeil 16) bezüglich des Gehäuses 1 veran­ lassen. In den Figuren ist in durchgezogenen Linien die maximal eingefahrene Stellung des Plungerkolbens 5 gezeigt. Durch Druck­ mittelzufuhr fährt der Plungerkolben 5 axial gemäß Pfeil 16 aus dem Gehäuse 1 aus, bis er die in Fig. 1 und 4 mit strichpunk­ tierten Linien angedeutete maximal ausgefahrene Stellung 27 ein­ nimmt. Um den ausgefahrenen Plungerkolben 5 zu einem Einfahrhub gemäß Pfeil 22 zu veranlassen, wird der Arbeitsraum 14 über die Speiseöffnung 15 oder eine weitere nicht dargestellte Öffnung entlüftet.

Die Speiseöffnung 15 befindet sich vorzugsweise im Gehäuseboden 3, wobei sie beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 und 2 an zentraler Stelle des Gehäusebodens 3 mit koaxialer Ausrichtung bezüglich des Gehäuses 1 angeordnet ist. Sie ist dort ferner von einem rohrstutzenartigen Teil 17 gebildet, welches insbesondere einstückiger Bestandteil des Bodens 3 ist und von diesem in die dem Arbeitsraum 14 entgegengesetzte axiale Richtung wegragt. Ein in dem rohrstutzenartigen Teil 17 ausgebildetes Gewinde 18 ge­ stattet das Anschließen einer mit einer Druckmittelquelle P ver­ bindbaren Druckmittelleitung. Bei den Ausführungsbeispielen ge­ mäß Fig. 4 und 5 ist die Speiseöffnung 15 von einer unmittel­ bar in den Gehäuseboden 3 eingebrachten Gewindebohrung gebildet.

Es handelt sich bei den beispielsgemäßen Arbeitszylindern um Zy­ linder fluidisch einfachwirkender Art. Der Einfahrhub gemäß Pfeil 22 des ausgefahrenen Plungerkolbens 5 wird von einer Rück­ stellfeder 23 verursacht, die sich in dem Innenraum 10 bzw. Ar­ beitsraum 14 befindet.

Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 und 2 erstreckt sich die Rückstellfeder 23 zwischen den Böden 3, 7 des Gehäuses 1 und des Plungerkolbens 5 und ist endseitig an diesen festgelegt, wo­ bei sie als Zugfeder ausgebildet ist, vorzugsweise als Schrau­ benzugfeder.

Bei den Ausführungsbeispielen gemäß Fig. 4 und 5 ist die Rückstellfeder 23 von einer Schraubendruckfeder gebildet, die sich zum einen gehäuseseitig und zum anderen kolbenseitig ab­ stützt. Weitere Einzelheiten sind weiter unten beschrieben.

In allen Fällen kann die Rückstellfeder 23 eine Einfachfeder oder eine Mehrfachfederanordnung sein. Sei ist bevorzugt koaxial bezüglich der Umfangswände 2, 6 angeordnet.

Die in den Figuren gezeigte eingefahrene Stellung des Plunger­ kolbens 5 ist dadurch vorgegeben, daß der Plungerkolben in Ein­ fahrrichtung 22 auf einen gehäuseseitigen Anschlag aufläuft. Dieser Anschlag kann wie im Falle der Fig. 4 und 5 von dem Gehäuseboden 3 gebildet sein, auf den der Plungerkolben 5 innen stirnseitig aufläuft. Eine andere Möglichkeit zur Begrenzung des Einfahrhubes ist in Fig. 1 gezeigt, wobei an der Umfangswand 6 des Plungerkolbens 5 mindestens ein nach außen ragender Radial­ vorsprung 24 vorgesehen ist, der auf den stirnseitigen Rand 25 des Gehäuses 1 im Bereich dessen offenen axialen Endes 4 auflau­ fen kann. Der Radialvorsprung 24 kann einstückig angeformt oder wie abgebildet von einem separaten Teil gebildet sein. Hier han­ delt es sich um einen Spannring nach Art eines Sicherungsringes, der in eine Umfangsnut der Umfangswand 6 eingesetzt ist und ra­ dial nach außen vorsteht. Bevorzugt findet sich der Radialvor­ sprung 24 in der Nähe des Bodens 7, so daß der Plungerkolben 5 im vollständig eingefahrenen Zustand zumindest annähernd voll­ ständig im Innern des Gehäuses 1 aufgenommen ist.

Zusätzlich zu der Rückstellfeder 23 befindet sich in dem Ar­ beitsraum 14 auch noch eine Hubbegrenzungseinrichtung 26, 26′ die zur Begrenzung des Ausfahrhubes des Plungerkolbens 5 dient und dessen maximalen Ausfahrhub vorgibt, bei dem er die in Fig. 1 und 4 strichpunktiert dargestellte, maximal ausgefahrene Stellung 27 einnimmt.

Die beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 und 2 vorgesehene Hubbegrenzungseinrichtung 26 besteht aus einem biegeflexiblen strangähnlichen Hubbegrenzungselement 28, das von einem seil- oder gliederstrangähnlichen Zugmittel gebildet ist. Im speziel­ len Fall des Ausführungsbeispiels handelt es sich um ein ein- oder mehradriges flexibles Drahtseil, das vorzugsweise kunst­ stoffummantelt ist. Das strangartige Hubbegrenzungselement 28 ist sowohl am Gehäuse 1 als auch am Plungerkolben 5 bodenfest verankert. Durch seine Länge wird der maximale Ausfahrhub vorge­ geben. Hat der Plungerkolben 5 die maximal ausgefahrene Stellung 27 erreicht, ist das seil- oder gliederstrangartige Hubbegren­ zungselement auf seine ganze Länge gespannt, wobei es einer dem im Arbeitsraum 14 herrschenden Innendruck proportionalen Zug­ spannung unterliegt.

Wird der Arbeitsraum 14 belüftet, führt der Plungerkolben 5, verursacht durch die Rückstellfeder 23, eine Einfahrbewegung (Pfeil 22) aus, wobei das Hubbegrenzungselement 28 selbsttätig aus der zuvor noch eingenommenen, rein axialen Erstreckung in eine mehr oder weniger zusammengelegte bzw. zusammengefaltete Gestalt übergeht, um den verringerten axialen Abstand zwischen den beiden Böden 3, 7 zu kompensieren.

In diesem Zusammenhang ist es zweckmäßig, wenn das Hubbegren­ zungselement 28 wie beim Ausführungsbeispiel innerhalb des von den Windungen der Rückholfeder 23 begrenzten Feder-Innenraumes 31 verläuft. Auf diese Weise ist das Hubbegrenzungselement 28 an unkontrollierten Lageveränderungen gehindert, da die Rückholfe­ der 23 praktisch als eine Art Führungselement wirkt. Ein Ein­ klemmen des Hubbegrenzungselements 28 zwischen den beiden rela­ tiv zueinander bewegten Teilen 1, 5 ist somit unabhängig von der momentanen Ausrichtung des Arbeitszylinders ausgeschlossen.

Die kolbenseitige und die gehäuseseitige Befestigungsstelle 32, 33 des Hubbegrenzungselements 28 stimmt zweckmäßigerweise je­ weils mit der Befestigungsstelle der Rückholfeder 23 überein, so daß wie abgebildet an jeder Befestigungsstelle 32, 33 ein für die Rückstellfeder 23 und das Hubbegrenzungselement 28 gemeinsa­ mes Befestigungsteil 34, 35 ausreicht. Als kolbenseitiges Befe­ stigungsteil 34 ist eine an der dem Arbeitsraum 14 zugewandten Innenseite des Bodens 7 an zentraler Stelle angebrachte Öse 36 vorgesehen, in die die beiden Teile endseitig eingehängt sind. Es ist möglich, das gehäuseseitige Befestigungsteil 35 entspre­ chend zu gestalten, das beim Ausführungsbeispiel jedoch von ei­ nem Steg 37 gebildet ist, der die Speiseöffnung 15 im Mündungs­ bereich zum Arbeitsraum 14 quer überspannt. Bei ihm kann es sich um einen Spannstift handeln, der das rohrstutzenartige Teil 17 quer durchdringt, beidenends eingespannt ist und die Speiseöff­ nung 15 durchquert. Die Rückstellfeder 23 und das Hubbegren­ zungselement 28 können wiederum eingehängt sein. Beim Hubbegren­ zungselement 28 ist darauf zu achten, daß die Verbindung mit dem jeweiligen Befestigungsteil 34, 35 in einer Art und Weise gesi­ chert ist, die im entspannten Zustand des Hubbegrenzungselements 28 ein Lösen verhindert.

In Fig. 1 ist strichpunktiert bei 38 eine weitere Variante zur Verwirklichung eines gehäuseseitigen Befestigungsteils 34′ ge­ zeigt. Letzteres ist hier hakenähnlich ausgebildet und befindet sich an einem Einsatzteil 39, das in der Speiseöffnung 15 bzw. innerhalb des rohrstutzenartigen Teils 17 axial unbeweglich ver­ ankert ist. Es handelt sich zweckmäßigerweise um ein hülsenarti­ ges Teil, so daß der Druckmitteldurchgang nicht störend beein­ trächtigt wird. Beim Ausführungsbeispiel verfügt es über ein Au­ ßengewinde, mit dem es sich in dem Innengewinde 18 des rohrstut­ zenartigen Teils 17 axial verschrauben läßt, um es in die ge­ wünschte Axialposition zu verbringen. Letztere kann bei Bedarf mit Hilfe eines Sicherungselements oder durch Klebstoff od. dgl. fixiert werden.

Bei den Ausführungsbeispielen der Fig. 4 und 5 umfaßt die Hubbegrenzungseinrichtung 26′ ein stangenförmiges Hubbegren­ zungselement 28′, das koaxial bezüglich den Umfangswänden 2, 6 ausgerichtet und einenends am Gehäuseboden 3 festgelegt ist. Es kann durchaus einstückiger Bestandteil des Gehäuses 1 sein und kann auch einen hülsenartigen Aufbau haben. Beim Ausführungs­ beispiel handelt es sich um ein separates Bauteil aus Voll­ material, das zweckmäßigerweise an zentraler Stelle am Gehäuse­ boden 3 verankert ist. Die Verankerung geschieht hier über eine Gewindeverbindung, das Hubbegrenzungselement 28′ ist am betref­ fenden Ende mit einer insbesondere als Außengewinde ausgebilde­ ten Gewindepartie 51 versehen, die in eine in den Gehäuseboden 3 eingebrachte komplementäre Gewindepartie 52 eingeschraubt ist.

Das Hubbegrenzungselement 28′ ragt ausgehend vom Gehäuseboden 3 in einen insbesondere zentral angeordneten Innenraum-Abschnitt 11′ des Plungerkolbens 5 hinein, wobei es sich bei eingefahrener Kolbenstellung zweckmäßigerweise bis kurz vor die Innenfläche des Kolbenbodens 7 erstreckt. Mit Abstand zum Gehäuseboden 3 ist an dem Hubbegrenzungselement 28′ ein Anschlagteil 53 vorgesehen, das in Querrichtung vorragt. Zweckmäßigerweise ist es nach eines Radialvorsprunges gestaltet, der rundumlaufend ist, so daß die angrenzende Partie des Hubbegrenzungselementes 28′ über den ge­ samten Umfang radial überragt wird. Das Anschlagteil 53 befindet sich zweckmäßigerweise an dem dem Gehäuseboden 3 entgegengesetz­ ten axialen Ende des Hubbegrenzungselements 28′. Es kann ein­ stückiger Bestandteil des Hubbegrenzungselements 28′ sein, wie dies in Fig. 5 bei 53′ angedeutet ist. Hier ist es von einem an die darauffolgende Stangenpartie angeformten Kopf gebildet. Denkbar ist auch eine separate Ausgestaltung, die in Fig. 4 und 5 bei 53′′ angedeutet ist. Hier verfügt das Anschlagteil 53, 53′′ zweckmäßigerweise über eine zum Beispiel von einem Innenge­ winde gebildete Gewindepartie 54, über die es mit einer komple­ mentären Gewindepartie 55 des Hubbegrenzungselements 28′ ver­ schraubt ist. Bevorzugt hat das Anschlagteil 53, 53′′ hier eine hülsen- oder ringähnliche Gestalt.

Das Anschlagteil 53 ragt in die Bewegungsbahn eines Gegenan­ schlagteils 56, das am Plungerkolben 5 festgelegt ist und sich mit diesem mitbewegt. Zweckmäßigerweise befindet es sich wie ab­ gebildet im Bereich des offenen axialen Endes 8 des Plungerkol­ bens 5, so daß es bei eingefahrenem Plungerkolben 5 in der Nähe des Gehäusebodens 3 zu liegen kommt oder an diesem anliegt. Es ist nach Art eines vorzugsweise umlaufenden Radialvorsprunges ausgebildet, wobei es ausgehend von der Umfangswand 6, an der es festgelegt ist, radial nach innen in Richtung zum Hubbegren­ zungselement 28′ ragt. Da es bevorzugt ring- oder hülsenförmig ausgebildet ist, umschließt es das stangenförmige Hubbegren­ zungselement 28′ koaxial. Fährt der Plungerkolben 5 gemäß Pfeil 16 aus, trifft das Gegenanschlagteil 56 nach einer gewissen Weg­ strecke auf das Anschlagteil 53 auf, wodurch der Ausfahrhub en­ det und begrenzt ist.

Das Gegenanschlagteil 56 ist vorzugsweise lösbar an einer den zentralen, zylindrischen Innenraum-Abschnitt 11′ umgebenden Um­ fangswand vorgesehen. Hierbei kann es sich um die äußere Um­ fangswand 2 des Plungerkolbens 5 handeln, wie dies aus Fig. 4 hervorgeht. Es kann sich jedoch auch um eine weitere innere Um­ fangswand 57 handeln, die koaxial bezüglich der äußeren Umfangs­ wand 2 mit radialem Abstand zu dieser angeordnet ist, wie es aus Fig. 5 hervorgeht. In diesem Falle liegt zwischen den beiden Umfangswänden 2, 57 ein Ringraum vor, der einen weiteren Innen­ raum-Abschnitt 11′′ des Plungerkolbens 5 darstellt. Die innere Umfangswand 57 ist zweckmäßigerweise hohlzylindrisch ausgestal­ tet und ragt ausgehend vom Kolbenboden 7 in Richtung zum Gehäu­ seboden 3, wobei ihre axiale Länge zweckmäßigerweise derjenigen der äußeren Umfangswand 2 entspricht.

Das Gegenanschlagteil 56 ist vorzugsweise ein separates Bauteil, das im Rahmen einer Gewindeverbindung kolbenseitig festgelegt ist und hierbei zweckmäßigerweise mit einem Außengewinde in ein an der umgebenden Umfangswand 2; 57 vorgesehenes Innengewinde 61 eingeschraubt ist.

Es ist von Vorteil, wenn der Ausfahrhub veränderlich einstellbar ist. Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 5 ist dies dadurch re­ alisiert, daß das Hubbegrenzungselement 28′ axial verstellbar am Gehäuseboden 3 angeordnet ist. Es ist lediglich mit seiner Ge­ windepartie 51 mehr oder weniger weit in die Gewindepartie 52 des Gehäusebodens 3 einzuschrauben. Je nach Einschraubtiefe er­ gibt sich ein mehr oder weniger großer Abstand des Anschlagteils 53 vom Gehäuseboden 3. Um die Einstellung zu ermöglichen, ist der Kolbenboden 7 mit einer dem Anschlagteil 53 axial gegenüber­ liegenden Durchbrechung 58 versehen, die den Durchgriff eines nicht dargestellten Schraubwerkzeuges ermöglicht, das sich an einer dafür vorgesehenen Angriffspartie 59 des Hubbegrenzungs­ elements 28′ ansetzen läßt. Beispielsgemäß ist die Angriffspar­ tie 59 von einem Schlitz gebildet, der stirnseitig in den zuge­ ordneten Endabschnitt des Hubbegrenzungselement 28′ eingebracht ist und das Ansetzen eines Schraubenziehers ermöglicht. Da der die Hubbegrenzungsseinrichtung 26′ aufnehmende Innenraum-Ab­ schnitt 11′ beim Ausführungsbeispiel ein Bestandteil des Ar­ beitsraumes 14 ist und zum Ausfahren des Plungerkolbens mit Druckmittel beaufschlagt wird, ist die Durchbrechung 58 mit ei­ nem Stopfen 60 lösbar dicht verschlossen. An dem Stopfen kann an der Außenseite noch ein Gewinde 63 vorgesehen sein, das die Ver­ bindung mit einer zu bewegenden Last ermöglicht. Ein solches Ge­ winde 63 ist beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4 unmittelbar in den Kolbenboden 7 eingebracht. Es versteht sich, daß auch an­ dere Kupplungsmittel zum Anbringen von Lasten vorgesehen werden können.

Eine zusätzliche oder alternative Möglichkeit zur Einstellung des Ausfahrhubes wäre das Vorsehen einer axialen Einstellmög­ lichkeit für das Anschlagteil 53 in Bezug auf das sie tragende Hubbegrenzungselement 28′.

Der die Hubbegrenzungseinrichtung 26 aufnehmende Innenraum-Ab­ schnitt 11′ muß nicht notwendigerweise Bestandteil des Arbeits­ raumes 14 sein. Es wäre durchaus möglich, den Bereich radial zwischen dem Gegenanschlagteil 56 und dem Hubbegrenzungselement 28′ so dicht auszubilden, daß ein Druckmitteleintritt in den zu­ geordneten Innenraum-Abschnitt 11′ ausgeschlossen ist.

Auch beim Ausführungsbeispiel der Fig. 4 und 5 ist das Hubbe­ grenzungselement 28′ vorzugsweise im Federinnenraum 31 angeord­ net bzw. die Rückstellfeder 23 umschließt das Hubbegrenzungs­ element 28′ koaxial. Dadurch ergibt sich eine Führung für die Rückstellfeder 23 bei kompakter Bauweise. Die Rückstellfeder 23 ist axial zwischen dem Anschlagteil 53 und dem Gegenanschlagteil 56 angeordnet, wobei sie sich an diesen beiden Teilen mit ihren einander entgegengesetzten Endbereichen abstützt. Beim Ausfahren des Plungerkolbens 5 wird die Rückstellfeder 23 komprimiert, so daß sich eine in Einfahrrichtung 22 wirkende Rückstellkraft er­ gibt.

Einer oder beide axialen Endbereiche der Rückstellfeder 23 kön­ nen in axialen Ausnehmungen 65 am Anschlagteil 53 und/oder am Gegenanschlagteil 56 aufgenommen sein, wobei die Gesamtlänge der Ausnehmungen vorzugsweise so gewählt ist, daß die Rückstellfeder 23 im komprimierten Zustand darin Platz findet und das Gegenan­ schlagteil 56 ungehindert auf das Anschlagteil 53 auflaufen kann.

Es versteht sich, daß sich die Rückstellfeder 23 auch an ande­ ren gehäuseseitigen und kolbenseitigen Haltepartien abstützen kann.

Da sich die für den Ausfahrhub verantwortliche Hubbegrenzungs­ einrichtung 26, 26′ bei allen Ausführungsbeispielen innerhalb des Arbeitsraumes 14 befindet, erübrigen sich in Ausfahrrichtung 15 wirksame weitere Hubbegrenzungsmittel im unmittelbaren radia­ len Nachbarschaftsbereich zwischen den Umfangswänden 2, 6 des Gehäuses 1 und des Plungerkolbens 5. Letzterer kann daher durch­ gehend eine gleichmäßige Außenkontur aufweisen, wie auch die Innenkontur des Gehäuses 1 durchgehend gleichmäßig ausgebildet sein kann. Dies ermöglicht es, den Plungerkolben 5 bei der Mon­ tage problemlos koaxial in das Gehäuse 1 einzuführen. Außerdem gewährleistet dies eine zuverlässige Querabstützung zwischen den beiden Teilen über eine große axiale Länge. Bei exakter Einpas­ sung des Plungerkolbens 5 in das Gehäuse 1 mit möglichst gerin­ gem Radialspiel kann unter Umständen auf eine zwischen den bei­ den Teilen wirkende Dichtungsanordnung verzichtet werden. Der vorhandene Spielraum zwischen den beiden Teilen bildet dann einen sehr engen Drosselkanal, der vergleichbar der Wirkung von Labyrinthdichtungen einen nennenswerten Druckluftaustritt verhindert.

Anstelle einer derartigen dichtelementlosen Ausgestaltung ist bei allen Ausführungsbeispielen eine ringförmige Dichtungsanord­ nung 40 vorgesehen (in Fig. 5 sind zwei Alternativvarianten ge­ zeigt), die vorzugsweise am Plungerkolben 5 mit diesem mitbeweg­ bar festgelegt ist. Bevorzugt befindet sie sich im Bereich des offenen axialen Endes 8 und ist mit einer ringförmigen Haltepar­ tie 43 in den Plungerkolben 5 eingepreßt, eingeknüpft oder auf sonstige Weise festgelegt. Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 und 2 ragt eine Dichtlippe 44 ausgehend von der im Innen­ raum-Abschnitt 11′ festgelegten Haltepartie 43 am stirnseitigen Rand der Umfangswand 6 vorbei radial nach außen und steht in verschieblichem Dichtkontakt mit der Innenfläche 13 der äußeren Umfangswand 2. Da die Dichtlippe leicht schräg verläuft, derart, daß sich die Dichtlippe 44 in Richtung zu ihrer mit der Innen­ fläche 13 in Dichtkontakt stehenden Dichtpartie 45 zunehmend axial vom stirnseitigen Rand der Umfangswand 6 entfernt, wirkt der im Arbeitsraum 14 anstehende Innendruck im Sinne einer Ver­ stärkung der Dichtwirkung.

Wird die Anordnung in verunreinigter Umgebung betrieben, kann es zweckmäßig sein, Mittel vorzusehen, die ein Eintreten derartiger Verunreinigungen in den Arbeitsraum 14 durch den Zwischenraum zwischen den beiden Umfangswänden 2, 6 verhindern. Ein derarti­ ges Mittel ist in Fig. 3 gezeigt, es handelt sich dort um einen Abstreifer 46, der im Bereich des offenen axialen Endes 4 am Ge­ häuse 1 festgelegt ist und mit einer Abstreiflippe 47 an der Au­ ßenfläche 12 der Umfangswand 6 anliegt. Zur einfachen Fixierung kann der Randbereich der Umfangswand 6 nach außen umgebogen oder leicht umgebördelt sein, so daß sich eine Art Kragen 48 ergibt, auf den der Abstreifer 46 aufsteckbar oder aufknüpfbar ist.

Die erfindungsgemäße Kolben-Gehäuse-Kombination läßt sich mit einer sehr geringen Teilezahl und unter Umständen ohne jegliche zerspanende Bearbeitung herstellen. Bei der Gestaltgebung kann man problemlos sogenannten Reinraumanforderungen Rechnung tragen und vorstehende Teile vermeiden, an denen sich Verunreinigungen ablagern können.

Claims (21)

1. Kombination aus Kolben und Gehäuse, wobei der Kolben als Plungerkolben ausgebildet und wie das Gehäuse eine topfähnliche Gestalt mit einer rohrähnlichen Umfangswand und einem an einer Stirnseite der Umfangswand angeordneten Boden aufweist, wobei die beiden Teile mit ihren dem jeweiligen Boden entgegenge­ setzten offenen axialen Enden voraus ineinandergesteckt sind und der Plungerkolben in dem Gehäuse axial verschieblich gelagert ist, mit einem vom Gehäuse und vom Plungerkolben gemeinsam be­ grenzten Innenraum, der zumindest teilweise als Arbeitsraum dient, der zur Erzeugung eines Ausfahrhubes des Plungerkolbens mit insbesondere pneumatischem Druckmittel beaufschlagbar ist, mit einer in dem Innenraum angeordneten, zwischen dem Gehäuse und dem Plungerkolben wirkenden Rückstellfeder, die den Plun­ gerkolben im Einfahrsinne in Richtung des Einfahrhubes beauf­ schlagt, und mit einer Hubbegrenzungseinrichtung zur Begrenzung des Ausfahrhubes des Plungerkolbens relativ zum Gehäuse, dadurch gekennzeichnet, daß die Hubbegrenzungseinrichtung (26′) in dem Innenraum (10) und dabei vorzugsweise im Arbeitsraum (14) ange­ ordnet ist, und daß die Hubbegrenzungseinrichtung (26′) ein ge­ häusefestes Hubbegrenzungselement (28′) aufweist, das ausgehend vom Bodenbereich des Gehäuses (1) in den Plungerkolben (5) hin­ einragt und beabstandet zum Gehäuseboden (3) ein Anschlagteil (53) trägt, das in die Bewegungsbahn eines Gegenanschlagteils (56) ragt, das am Plungerkolben (5) beabstandet zum Kolbenboden (7) und vorzugsweise im Bereich des offenen axialen Endes (8) des Plungerkolbens (5) angeordnet ist und zur Hubbegrenzung auf das Anschlagteil (53) aufläuft.

2. Kolben-Gehäuse-Kombination nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Hubbegrenzungselement (28′) stangenförmig ausgebildet ist.

3. Kolben-Gehäuse-Kombination nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Hubbegrenzungselement (28′) an vorzugs­ weise zentraler Stelle am Gehäuseboden (3) verankert ist.

4. Kolben-Gehäuse-Kombination nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Anschlagteil (53) zur Ände­ rung der Hubeinstellung in Bewegungsrichtung (16, 22) des Plun­ gerkolbens (5) verstellbar ist.

5. Kolben-Gehäuse-Kombination nach Anspruch 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Anschlagteil (53) bezüglich dem es tragen­ den Hubbegrenzungselement (28′) verstellbar ist.

6. Kolben-Gehäuse-Kombination nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Hubbegrenzungselement (28′) bezüglich dem es tragenden Gehäuseboden (3) verstellbar ist.

7. Kolben-Gehäuse-Kombination nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolbenboden (7) eine insbesondere lösbar verschlossene Durchbrechung (58) aufweist, durch die das An­ schlagteil (53) und/oder der freie Endbereich des Hubbegren­ zungselements (28′) zur Verstellung mit einem Verstellwerkzeug zugänglich ist.

8. Kolben-Gehäuse-Kombination nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückstellfeder (23) eine sich zwischen dem Anschlagteil (53) und dem Gegenanschlagteil (56) abstützende Druckfeder ist, die das Hubbegrenzungselement (28′) zweckmäßigerweise umschließt.

9. Kolben-Gehäuse-Kombination nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Gegenanschlagteil (56) ring- oder hülsenartig ausgebildet ist und das Hubbegrenzungselement (28′) koaxial umschließt, wobei es zweckmäßigerweise in den Plungerkolben (5) eingeschraubt ist.

10. Kombination aus Kolben und Gehäuse, wobei der Kolben als Plungerkolben ausgebildet und wie das Gehäuse eine topfähnliche Gestalt mit einer rohrähnlichen Umfangswand und einem an einer Stirnseite der Umfangswand angeordneten Boden aufweist, wobei die beiden Teile mit ihren dem jeweiligen Boden entgegengesetz­ ten offenen axialen Enden voraus ineinandergesteckt sind und der Plungerkolben in dem Gehäuse axial verschieblich gelagert ist, mit einem vom Gehäuse und vom Plungerkolben gemeinsam be­ grenzten Innenraum, der zumindest teilweise als Arbeitsraum dient, der zur Erzeugung eines Ausfahrhubes des Plungerkolbens mit insbesondere pneumatischem Druckmittel beaufschlagbar ist, mit einer in dem Innenraum angeordneten, zwischen dem Gehäuse und dem Plungerkolben wirkenden Rückstellfeder die den Plunger­ kolben im Einfahrsinne in Richtung des Einfahrhubes beauf­ schlagt, und mit einer Hubbegrenzungseinrichtung zur Begrenzung des Ausfahrhubes des Plungerkolbens relativ zum Gehäuse, dadurch gekennzeichnet, daß die Hubbegrenzungseinrichtung (26) in dem Innenraum (10) und dabei vorzugsweise im Arbeitsraum (14) ange­ ordnet ist und aus mindestens einem einerseits gehäusefest und andererseits plungerkolbenfest verankerten strangähnlichen Hub­ begrenzungselement (28) besteht, das von einem biegeflexiblen seil- oder gliederstangenartigen Zugmittel gebildet ist, welches eine den maximalen Ausfahrhub vorgebende Länge hat.

11. Kolben-Gehäuse-Kombination nach Anspruch 10, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Hubbegrenzungselement (28) ein vorzugs­ weise kunststoffummanteltes Drahtseil ist.

12. Kolben-Gehäuse-Kombination nach Anspruch 10 oder 11, da­ durch gekennzeichnet, daß das Hubbegrenzungselement (28) in dem von den Windungen der als Schraubenzugfeder ausgebildeten Rück­ stellfeder (23) begrenzten Feder-Innenraum (31) verläuft.

13. Kolben-Gehäuse-Kombination nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß am Boden des Gehäuses (1) an zentraler Stelle eine Speiseöffnung (15) zur Druckmittelzufuhr vorgesehen ist.

14. Kolben-Gehäuse-Kombination nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Hubbegrenzungselement (28) an insbesondere zentraler Stelle am Boden (3, 7) des jeweiligen Teils verankert ist.

15. Kolben-Gehäuse-Kombination nach Anspruch 14 in Verbindung mit Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß in der Speiseöff­ nung (15) ein insbesondere axial verstellbares Einsatzteil (39) angeordnet und beispielsweise eingeschraubt ist, das ein Befes­ tigungsteil (34, 34′) zur gehäuseseitigen Verankerung des Hubbe­ grenzungselements (28) aufweist.

16. Kolben-Gehäuse-Kombination nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (1) und/oder der Plungerkolben (5) ein steg-, ösen- oder hakenartiges Befesti­ gungsteil (34, 34′, 35) zur Verankerung des Hubbegrenzungs­ elements (28) aufweist.

17. Kolben-Gehäuse-Kombination nach Anspruch 16, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das am Boden (3) des Gehäuses (1) vorgesehene Befestigungsteil (34, 34′) über oder durch die Speiseöffnung ragt.

18. Kolben-Gehäuse-Kombination nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß außer der im Arbeitsraum (14) angeordneten Hubbegrenzungseinrichtung (26) keine weiteren Hub­ begrenzungsmittel für den Ausfahrhub vorgesehen sind, derart, daß der Plungerkolben (5) im entfernten Zustand des Hubbegren­ zungselementes (28) und der Rückholfeder (23) ohne weiteres vollständig aus dem Gehäuse (1) herausziehbar ist.

19. Kolben-Gehäuse-Kombination nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Plungerkolben (5) unmittel­ bar und ausschließlich von der Innenfläche (13) der Umfangswand (29) des Gehäuses (1) geführt ist.

20. Kolben-Gehäuse-Kombination nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Plungerkolben (5) dichtele­ mentlos mit dem Gehäuse (1) zusammenarbeitet.

21. Kolben-Gehäuse-Kombination nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Plungerkolben (5) im Bereich seines offenen axialen Endes (8) eine ringförmige Dichtungsan­ ordnung (40) trägt, die insbesondere an der Innenfläche der Um­ fangswand (6) des Plungerkolbens (5) zum Beispiel durch Ansprit­ zen oder Einpressen festgelegt ist und vorzugsweise mindestens eine umlaufende Dichtlippe (44) aufweist, die am stirnseitigen Rand des Plungerkolbens (5) vorbeigreift und an der Innenfläche (13) der Umfangswand (2) des Gehäuses (1) dichtend und ver­ schieblich anliegt.