Arbeitszylinder
Die Erfindung betrifft einen Arbeitszylinder, mit einem Gehäuse, das mit einer Begrenzungswand eine sich an einen Gehäuseinnenraum anschließende Durchgangsöffnung radial außen umschließt, die von einer bezüglich des Gehäuses linear verschiebbaren Kolbenstange durchsetzt ist, wobei in einem in der Durchgangsöffnung zwischen der Begrenzungswand und der Kolbenstange ausgebildeten ringförmigen Zwischenraum koaxial ein einen ringförmigen Querschnitt aufweisendes Kolbenstangenlager angeordnet ist, das über eine radial spielbehaftet und zugleich kippbeweglich in der Durchgangsöffnung sitzende formstabile Führungsbuchse mit einer gleitverschieblich am Außenumfang der Kolbenstange anliegenden Führungsfläche verfügt und das außerdem einen ringförmigen Kolbenstangenabstreifer und eine ringförmige Kolbenstangendichtung aufweist, wobei koaxial zwischen der Führungsbuchse und der Innenum- fangsfläche der radialen Begrenzungswand der Durchgangsöffnung ein gummielastischer Ringkörper radial eingespannt ist.
Ein aus der CH 667141 A5 bekannter Arbeitszylinder dieser Art enthält ein mehrteiliges Kolbenstangenlager, zu dem ein Führungsring, eine Büchse und eine dazwischen angeordnete Distanzscheibe gehören. Zwischen einerseits der Distanzscheibe und andererseits dem Führungsring sowie der Büchse ist jeweils ein die Kolbenstange des Arbeitszylinders umschließender Dichtungsring eingegliedert. Ein zusätzlicher Abstreif-
ring befindet sich im vorderen Endbereich des Kolbenstangenlagers zwischen der Büchse und einem Abdeckring. Radial zwischen dem Führungsring und der Büchse ist jeweils ein O-Ring angeordnet, der als Stoßdämpfungsglied wirkt und dazu dient, seitlich auf die Kolbenstange einwirkende Schläge oder Stöße zu dämpfen. Die O-Ringe gestatten auch Kippbewegungen des Führungsringes und der Büchse, um eventuelle Schrägstellungen der Kolbenstange zu kompensieren. Ein Nachteil des bekannten Kolbenstangenlagers ist sein voluminöser Aufbau und die sich nachteilig auf die Herstellungs- und Montagekosten auswirkende Vielzahl von Einzelkomponenten.
Die EP 1 322 867 Bl beschreibt einen mit einem Kolbenstangenlager ausgestatteten Arbeitszylinder, wobei das Kolbenstangenlager eine Führungsbüchse, einen vorne an der Führungs- büchse angeordneten Abstreifer und eine rückseitig an der Führungsbüchse angeordnete Dichtung enthält, die zu einer Baueinheit zusammengefasst sind. Die Führungsbüchse hat eine tonnenähnliche Formgebung, sodass sie ihre Position durch Verkippen bezüglich des Gehäuses des Arbeitszylinders an die Ausrichtung der sie durchsetzenden Kolbenstange anpassen kann. An ihrem Außenumfang ist die Führungsbüchse von einer gummielastischen Materialschicht umschlossen, die eine elastisch nachgiebige Aufhängung der Führungsbüchse im Gehäuse des Arbeitszylinders bewirkt.
Aus der DE 10 2010 033 869 AI ist ein Arbeitszylinder bekannt, der über ein die Kolbenstange des Arbeitszylinders umschließendes Kolbenstangenlager verfügt, das eine die Kolbenstange koaxial umschließende Gleithülse enthält, die mittels eines gummielastisch nachgiebigen, gleichzeitig als Dichtungsring fungierenden Stützringes in einer Durchgangsöffnung des Gehäuses elastisch nachgiebig abgestützt ist. Dieses Kolbenstangenlager hat zwar wenige Bauteile, lässt jedoch sowohl
einen Kolbenstangenabstreifer als auch eine Kolbenstangendichtung vermissen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Arbeitszylin¬ der zu schaffen, der mit einem kompakt bauenden, kostengünstig herstellbaren und montierbaren Kolbenstangenlager ausgestattet ist.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist in Verbindung mit den eingangs genannten Merkmalen vorgesehen, dass der Kolbenstangenab- streifer und die Kolbenstangendichtung in einem eine Abstreiflippe und eine Dichtlippe aufweisenden einteiligen Ab- streif- und Dichtungsring zusammengefasst sind, der in einer radial innen offenen inneren Ringnut der Führungsbuchse gehalten ist, die im Bereich des dem Gehäuseinnenraum abgewandten vorderen axialen Endabschnittes der Führungsbuchse ausgebildet ist, und dass der gummielastische Ringkörper in einer radial außen offenen äußeren Ringnut der Führungsbuchse aufgenommen ist, die axial beidseits von je einem mit radialem Abstand zu der Innenumfangsflache der Begrenzungswand der Durchgangsöffnung angeordneten peripheren Außenflächenabschnitt der Führungsbuchse flankiert ist, wobei der gummielastische Ringkörper diesen radialen Abstand überbrückt.
Auf diese Weise ist der Arbeitszylinder mit einem schwimmend in der Durchgangsöffnung aufgenommenen Kolbenstangenlager ausgestattet, das sich in sowohl axialer als auch radialer Richtung mit kompakten Abmessungen realisieren lässt und das über wenige Einzelteile verfügt, sodass es sich einfach und kostengünstig herstellen und montieren lässt. Anstatt zwei getrennte Komponenten für einen Kolbenstangenabstreifer und eine Kolbenstangendichtung zu verwenden, kommt ein einteiliger Abstreif- und Dichtungsring zum Einsatz, in dem die Abstreiffunktion und die Dichtfunktion kombiniert sind und der
zur Erfüllung dieser beiden Funktionen über eine Abstreiflippe und eine diesbezüglich gesonderte Dichtlippe verfügt. Dieser kombinierte Abstreif- und Dichtungsring lässt sich platzsparend in einer einzigen Ringnut der Führungsbuchse fixieren, sodass das Kolbenstangenlager mit kurzen axialen Abmessungen realisierbar ist. Die Führungsbuchse ist mittels des gummielastischen Ringkörpers nachgiebig bezüglich des Gehäuses aufgehängt und kann sich mithin stets optimal zur Längsachse der Kolbenstange ausrichten, sodass die mit der Kolbenstange kooperierende Führungsfläche gleichmäßig belastet wird und einem nur geringen Verschleiß unterliegt. Auch bei bezüglich des Gehäuses leicht schrägstehender Kolbenstange steht die gesamte axiale Länge der Führungsfläche zur Führung der Kolbenstange zur Verfügung, sodass die Führungsbuchse selbst bei kurzer Baulänge in der Lage ist, große Radialkräfte der Kolbenstange aufzunehmen. Da der Abstreif- und Dichtungsring in einer inneren Ringnut der Führungsbuchse gehalten ist, macht er eventuelle Kippbewegungen oder sonstige Ausgleichsbewegungen der Führungsbuchse mit und richtet sich somit ebenfalls bezüglich der momentanen Lage der Kolbenstange aus, sodass weder die Abstreiflippe noch die Dichtlippe einem erhöhten Verschleiß ausgesetzt sind. Der gummielastische Ringkörper übernimmt auch die Aufgabe eines Toleranzausgleiches zwischen den radialen Außenabmessungen der Führungsbuchse und den Innenabmessungen der Durchgangsöffnung, wobei er es ermöglicht, zwischen der peripheren Außenfläche der Führungs- buchse und der Innenumfangsfläche der Begrenzungswand der Durchgangsöffnung einen radialen Abstand vorzusehen, sodass keine besonderen Genauigkeits- und Oberflächenanforderungen an die Innenumfangsfläche der Begrenzungswand der Durchgangs - Öffnung gestellt werden. Es besteht somit die Möglichkeit, das Kolbenstangenlager in eine Durchgangsöffnung einzubauen, die zuvor keiner mechanischen Nachbearbeitung bedarf. Bei-
spielsweise kann das Kolbenstangenlager direkt in die Durchgangsöffnung eines Gehäuses eingesetzt werden, das zumindest im Bereich der Begrenzungswand in einem Druckgießverfahren hergestellt wurde, ohne die dabei erzeugte Innenumfangsflache der Begrenzungswand nachträglich einer Feinbearbeitung zu unterziehen. Die Unterbringung des gummielastischen Ringkörpers in einer Ringnut der Führungsbuchse bietet den weiteren Vorteil, dass ein Ringkörper mit relativ großer Materialdicke verwendet werden kann, der eine optimale Elastizität bietet, ohne die diametralen Gesamtabmessungen des Kolbenstangenlagers über Gebühr vergrößern zu müssen. Der gummielastische Ringkörper kann gleichzeitig eine Dichtfunktion übernehmen und verhindern, dass durch den von ihm überbrückten radialen Abstand hindurch Druckmedium aus dem Gehäuseinnenraum zur Umgebung austritt, wenn der Arbeitszylinder als ein fluidbetä- tigbarer Arbeitszylinder konzipiert ist .
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.
Der einheitliche Abstreif- und Dichtungsring besteht zweckmäßigerweise aus einem Elastomermaterial, wobei er vorzugsweise durchweg aus ein und demselben Material besteht. Es handelt sich bei dem Abstreif- und Dichtungsring insbesondere um einen einstückigen Körper.
Es wird als zweckmäßig angesehen, wenn der Abstreif- und Dichtungsring ein bezüglich der Führungsbuchse gesondertes Bauteil ist und als ein separates Bauteil in die innere Ringnut eingesetzt ist. Dabei übernimmt der Abstreif- und Dichtungsring bevorzugt auch noch die Funktion einer statischen Abdichtung bezüglich der Führungsbuchse. Bei einer alternativen Ausführungsform ist der Abstreif- und Dichtungsring ein spritzgegossenes Kunststoffteil , das unmittelbar bei seiner
Spritzgießherstellung in die innere Ringnut eingeformt und dadurch an die Führungsbuchse angespritzt wurde. Dies ermöglicht eine noch rationellere Herstellung.
Insbesondere bei einer bezüglich der Führungsbuchse gesonderten Ausbildung des kombinierten Abstreif- und Dichtungsringes ist es von Vorteil, wenn die innere Ringnut an der dem Gehäuseinnenraum abgewandten Vorderseite offen ist. Der Abstreif- und Dichtungsring kann dann bei seiner Montage oder auch Demontage bequem in axialer Richtung in die innere Ringnut eingeführt oder aus der inneren Ringnut herausgenommen werden.
Zweckmäßigerweise ragt ein vorderer axialer Endabschnitt der Begrenzungswand der Durchgangsöffnung in einen der Führungs- buchse axial vorgelagerten Bereich. Auf diese Weise ist die Führungsbuchse auch ohne eine zusätzliche Sicherungsmaßnahme an einem Herausrutschen aus der Durchgangsöffnung gehindert. Das Kolbenstangenlager wird dann von der axialen Rückseite her in der Durchgangsöffnung montiert, bevor das Gehäuse des Arbeitszylinders zusammengebaut wird.
Wenn die innere Ringnut an ihrer Vorderseite offen ist, ist es vorteilhaft, wenn sich der axiale Endabschnitt der Begrenzungswand der Durchgangsöffnung vor die offene Vorderseite der inneren Ringnut erstreckt und selbige einschließlich des darin befindlichen Abstreif- und Dichtungsringes zumindest partiell überdeckt. Auf diese Weise übernimmt die Begrenzungswand auch noch eine Positionssicherungsfunktion bezüglich des Abstreif- und Dichtungsringes und verhindert dessen Herausrutschen an der Vorderseite der Führungsbuchse.
Der gummielastische Ringkörper besteht zweckmäßigerweise aus einem Elastomermaterial und kann ein kostengünstig zu fertigender O-Ring sein. Es handelt sich bei ihm zweckmäßigerweise
um ein bezüglich der Führungsbuchse gesondertes Bauteil, das eigenständig in die äußere Ringnut eingesetzt ist, wobei es vorteilhaft ist, wenn die axial gemessene Dicke des Ringkörpers geringer ist als die axiale Breite der ihn aufnehmenden äußeren Ringnut. Auf diese Weise wird das radiale elastische Verformungsvermögen des Materials des Ringkörpers begünstigt, weil ein radiales Zusammendrücken nicht durch eine axiale Einspannung des Ringkörpers behindert wird.
Alternativ besteht auch die Möglichkeit, den Ringkörper bei seiner Herstellung unmittelbar in die äußere Ringnut einzu- formen, sodass er zweckmäßigerweise an die Wandfläche der äußeren Ringnut angespritzt ist. Dies ermöglicht eine besonders rationelle Herstellung bei großen Stückzahlen.
Die Führungsbuchse besteht zweckmäßigerweise aus Metall oder auch aus einem Kunststoffmaterial. Auch eine Realisierung in einem Verbundmaterial oder aus einem Keramikmaterial ist vorteilhaft möglich.
Das Kolbenstangenlager lässt sich sehr einfach in der Durchgangsöffnung montieren, wenn sich Letztere in Richtung zu dem Gehäuseinnenraum konisch erweitert. Das Kolbenstangenlager kann dann problemlos von der Rückseite her in die Durchgangs- Öffnung eingeschoben werden.
Bevorzugt verfügt die Führungsbuchse am Außenumfang ihres vorderen axialen Endabschnittes über eine ringförmige Abstufung, woraus eine nach axial vorne orientierte ringförmige Abstützfläche resultiert, mit der sich die Führungsbuchse an einer axial gegenüberliegenden Gegenabstützfläche der Begrenzungswand abstützen kann.
Die angestrebte Kippbeweglichkeit für die Führungsbuchse in der Durchgangsöffnung kann dadurch begünstigt werden, dass die Führungsbuchse in der Durchgangsöffnung nicht axial unbeweglich festgelegt ist, sondern sich bezüglich des Gehäuses zumindest begrenzt axial bewegen kann.
Es hat sich herausgestellt, dass das Kolbenstangenlager keiner speziellen Haltemittel bedarf, um es in der Durchgangsöffnung an einer unkontrollierten Bewegung in Richtung zum sich axial daran anschließenden Gehäuseinnenraum zu hindern. Überraschenderweise genügt eine ausreichend hohe radiale Vorspannung des gummielastischen Ringkörpers, um das Kolbenstangenlager insgesamt in dem Gehäuseinnenraum relativ zum Gehäuse axial ausreichend festzuhalten. Aufgrund des Verformungs- vermögens und eines eventuellen Walkens des gummielastischen Ringkörpers kann das Kolbenstangenlager dabei zwar geringfügige axiale Relativbewegungen zum Gehäuse ausführen, die jedoch nicht unkontrolliert sind und sich auf kleine Auslenkungen beschränken.
Ungeachtet dessen besteht selbstverständlich die Möglichkeit, die Führungsbuchse rückseitig beispielsweise durch einen Haltering zu fixieren, der an der Begrenzungswand der Durchgangsöffnung verankert ist. Der Haltering und/oder die Art der Verankerung des Halteringes sind dabei vorzugsweise so gewählt, dass eine federelastische Nachgiebigkeit entsteht, die der Führungsbuchse wiederum eine begrenzte axiale Beweglichkeit bietet.
Die die Kolbenstange umschließende Führungsfläche der Führungsbuchse kann eine zusammenhängende Fläche sein. Als vorteilhaft wird allerdings auch eine Ausgestaltung angesehen, bei der sich die Führungsfläche aus mehreren zur Längsachse der Kolbenstange parallelen streifenförmigen Flächenabschnit-
ten zusammensetzt, die in der Umfangsrichtung der Kolbenstange mit Abstand zueinander angeordnet sind. Zwischen benachbarten Flächenabschnitten befindet sich dabei jeweils eine zur Längsachse der Führungsbuchse parallele Längsnut, die beispielsweise als Schmiermitteldepot genutzt werden kann.
Vorzugsweise ist zumindest die Begrenzungswand der Durchgangsöffnung durch ein urformendes Verfahren aus einem Aluminiummaterial hergestellt. Die Begrenzungswand ist insbesondere Bestandteil eines Gehäusedeckels des Gehäuses des Arbeitszylinders, der aus Aluminium-Druckguss besteht. Wie eingangs schon erwähnt, ist es trotz dieser Gießherstellung nicht erforderlich, die Innenumfangsfläche der Begrenzungswand der Durchgangsöffnung zur Aufnahme des Kolbenstangenlagers mechanisch nachzubearbeiten . Dies ermöglicht eine besonders kostengünstige Herstellung des Arbeitszylinders.
Es versteht sich, dass in an sich bekannter Weise in dem Ge¬ häuseinnenraum ein Kolben an der Kolbenstange angeordnet sein kann, der den Gehäuseinnenraum in zwei Gehäusekammern unterteilt, von denen wenigstens eine mit einem Antriebsfluid beaufschlagbar ist, um eine einheitliche Bewegung von Kolben und Kolbenstange relativ zum Gehäuse hervorzurufen. Auf diese Weise handelt es sich bei dem Arbeitszylinder um einen mittels Fluidkraft betätigbaren Arbeitszylinder. Dieser kann ein einfachwirkender oder ein doppeltwirkender fluidbetätigter Arbeitszylinder sein.
Bei dem Arbeitszylinder handelt es sich zweckmäßigerweise um einen pneumatischen Arbeitszylinder, der mit Druckluft als Antriebsfluid betrieben wird. Allerdings eignet sich die Erfindung auch für hydraulische Arbeitszylinder.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen:
Figur 1 einen Längsschnitt einer bevorzugten Ausführungs- form des erfindungsgemäßen Arbeitszylinders,
Figur 2 den in Figur 1 strichpunktiert umrahmten Ausschnitt des Arbeitszylinders in einer vergrößerten Darstellung, und
Figur 3 eine Explosionsdarstellung des vorderen Endbereiches des Arbeitszylinders gemäß Figuren 1 und 2 ohne Abbildung der Kolbenstange.
In der Zeichnung ist ein insgesamt mit Bezugsziffer 1 bezeichneter Arbeitszylinder gezeigt, der mit den erfindungsgemäßen Maßnahmen ausgestattet ist. Der Arbeitszylinder 1 ist mittels eines unter Druck stehenden Antriebsfluides
betätigbar, wobei insbesondere Druckluft zum Einsatz kommt, eine Betätigung aber auch mit anderen gasförmigen oder auch mit flüssigen Druckmedien möglich ist.
Der Arbeitszylinder 1 hat ein eine Längsachse 3 aufweisendes längliches Gehäuse 2, das einen Gehäuseinnenraum 4 umschließt. Im Bereich einer Vorderseite 5 schließt sich an den Gehäuseinnenraum 4 eine Durchgangsöffnung 7 an, die mit einer axialen Austrittsöffnung 8 an der Vorderseite 5 zur Umgebung ausmündet. Im Bereich der der Vorderseite 5 axial entgegengesetzten Rückseite des Arbeitszylinders 1 ist der Gehäuseinnenraum 4 zweckmäßigerweise durch das Gehäuse 2 verschlossen.
Die Durchgangsöffnung 7 ist radial außen von einer zum Gehäuse 2 gehörenden Begrenzungswand 12 ringsum umschlossen. Die Begrenzungswand 12 ist insbesondere hülsenförmig gestaltet .
Bevorzugt ist die Begrenzungswand 12 Bestandteil eines vorderen Gehäusedeckels 2a des Gehäuses 2. Zwischen diesem vorderen Gehäusedeckel 2a und einem der Rückseite 6 zugeordneten hinteren Gehäusedeckel 2b erstreckt sich ein Gehäuserohr 2c, wobei diese vorgenannten Komponenten 2a, 2b, 2c gemeinsam das Gehäuse 2 bilden.
Die beiden Gehäusedeckel 2a, 2c und das Gehäuserohr 2c sind zweckmäßigerweise als eigenständige Komponenten ausgeführt, die mittels nicht weiter illustrierter Befestigungsmaßnahmen unter Abdichtung aneinander fixiert sind. Mindestens einer der beiden Gehäusedeckel 2a, 2b kann aber auch einstückig mit dem Gehäuserohr 2c ausgebildet sein.
In dem Gehäuseinnenraum 4 ist gleitverschieblich ein Kolben 13 angeordnet, der den Gehäuseinnenraum 4 in eine der Vorderseite 5 zugewandte vordere Gehäusekammer 4a und eine der Rückseite 6 zugewandte hintere Gehäusekammer 4b unterteilt. Bevorzugt trägt der Kolben 13 Dichtungsmittel 14, mit denen er unter Abdichtung gleitverschieblich an der Innenumfangs- fläche 15 des Gehäuserohrs 2c anliegt, sodass er die beiden Gehäusekammern 4a, 4b fluiddicht voneinander abteilt.
An dem Kolben 13 ist eine Kolbenstange 16 befestigt, die sich axial erstreckt, wobei ihr Längsachse 17 die gleiche Ausrichtung wie die Längsachse 3 des Gehäuses 2 hat und mit der Längsachse 3 des Gehäuses 2 zweckmäßigerweise zusammenfällt. Die Kolbenstange 16 erstreckt sich ausgehend vom Kolben 13 in Richtung zu der Vorderseite 5, wobei sie sowohl die vordere Gehäusekammer 4a als auch die sich daran anschließende Durchgangsöffnung 7 koaxial durchsetzt und mit einem vorderen Endabschnitt 16a durch die axiale Austrittsöffnung 8 hindurch aus dem Gehäuse 3 axial herausragt. Der vordere Endabschnitt 16a ist zur Kraftabgabe geeignet und zweckmäßigerweise mit
mindestens einer Befestigungsschnittstelle versehen, die den Angriff und/oder die Befestigung einer zu betätigenden externen Komponente ermöglicht, beispielsweise eines Teils einer Maschine.
Die vordere Gehäusekammer 4a kommuniziert mit einem ersten Steuerkanal 18a, der zur Außenfläche des Gehäuses 2 ausmündet. Dieser erste Steuerkanal 18a ist zweckmäßigerweise in dem vorderen Gehäusedeckel 2a ausgebildet. Die hintere Gehäu¬ sekammer 4b kommuniziert mit einem zweiten Steuerkanal 18b, der ebenfalls zu einer Außenfläche des Gehäuses 2 ausmündet und der zweckmäßigerweise in dem hinteren Gehäusedeckel 2b ausgebildet ist. Bei den beiden Steuerkanälen 18a, 18b handelt es sich um Fluidkanäle, die nutzbar sind, um die beiden Gehäusekammern 4a, 4b gesteuert mit dem Antriebsfluid zu beaufschlagen und dadurch eine Betätigungskraft auf den Kolben 13 auszuüben. Durch entsprechend aufeinander abgestimmte Fluidbeaufschlagung kann die sich aus dem Kolben 13 und der Kolbenstange 16 zusammensetzende Hubeinheit 22 zu einer durch einen Doppelpfeil angedeuteten linearen Hubbewegung 22 relativ zum Gehäuse 2 angetrieben werden, wobei die Kolbenstange 16 je nach Bewegungsrichtung an der Vorderseite 5 entweder aus dem Gehäuse 2 ausfährt oder in das Gehäuse 2 einfährt.
Derart ausgestattet, ist der Arbeitszylinder 1 als doppeltwirkender fluidbetätigter Arbeitszylinder nutzbar.
Es besteht die Möglichkeit, nur eine der beiden Gehäusekammern 4a, 4b zur gesteuerten Fluidbeaufschlagung zu nutzen und den Arbeitszylinder 1 als einen einfachwirkenden fluidbetä- tigten Arbeitszylinder 1 einzusetzen.
Bei einem nicht gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Arbeitszylinder 1 von elektrisch oder elektromechanisch betä-
tigbarer Bauart. Die Kolbenstange 16 ist dann anstatt mit ei¬ nem fluidbeaufschlagbaren Kolben 13 mit einem elektrisch betätigbaren Stellmechanismus antriebsmäßig gekoppelt, beispielsweise mit einem elektromotorisch betätigbaren Spindel¬ trieb .
Die Kolbenstange 16 hat eine radial nach außen orientierte Außenumfangsfläche 23. Die die Durchgangsöffnung 7 radial außen begrenzende Begrenzungswand 12 hat eine nach radial innen weisende, der Längsachse 3, 17 zugewandte Innenumfangsfläche 24, die zweckmäßigerweise kreisförmig konturiert ist.
Die Außenumfangsfläche 23 der Kolbenstange 16 und die Innenumfangsfläche 24 der Begrenzungswand 12 bilden eine innere und eine äußere Begrenzungsfläche eines ringförmigen Zwischenraumes 25, der konzentrisch zwischen der Kolbenstange 16 und der Begrenzungswand 12 angeordnet ist. In diesem ringförmigen Zwischenraum 25 ist koaxial ein ebenfalls einen ringförmigen Querschnitt aufweisendes Kolbenstangenlager 26 angeordnet. Das Kolbenstangenlager 26 hat eine Mehrfachfunktion und dient zur Linearführung der Kolbenstange 16, zur Abdichtung des Gehäuseinnenraumes 4 gegenüber der Umgebung des Arbeitszylinders und zum Abstreifen von Verunreinigungen von der einfahrenden Kolbenstange 16 zur Vermeidung eines Eintritts von Verunreinigungen in dem Gehäuseinnenraum 4 und auch ins Innere des Kolbenstangenlagers 26 selbst.
Um die genannte Mehrfachfunktion erfüllen zu können, ist das Kolbenstangenlager 26 aus mehreren Komponenten aufgebaut, die zu einer Baugruppe oder Baueinheit zusammengefasst sind. Somit kann das Kolbenstangenlager 26 als Einheit montiert und demontiert werden.
Bei einem der Bestandteile des Kolbenstangenlagers 26 handelt es sich um eine formstabile Führungsbuchse 27. Die Führungsbuchse 27 ist zweckmäßigerweise in sich starr ausgebildet und besteht beispielsweise aus Metall, wobei sie insbesondere durch Sintern hergestellt sein kann. Zu Gunsten eines geringen Gewichts kann die Führungsbuchse 27 auch aus einem die notwendige Festigkeit aufweisenden Kunststoffmaterial bestehen, aber auch aus anderen Materialien und insbesondere aus einem Materialverbund.
Die Führungsbuchse 27 hat eine mittige Durchbrechung 28, die von der Kolbenstange 16 axial beweglich durchsetzt ist. Ein sich entlang einer Teillänge der Durchbrechung 28 erstreckender Längenabschnitt der Führungsbuchse 27 definiert einen Führungsabschnitt 32, dessen die Durchbrechung 28 begrenzender Innenumfang eine sich rings um die Längsachse 17 der Kolbenstange 16 herum erstreckende Führungsfläche 33 definiert, die die Kolbenstange 16 umschließt und die gleitverschieblich an der Außenumfangsfläche 23 der Kolbenstange 16 anliegt.
Das Kolbenstangenlager 26 hat eine Längsachse 34, die gleichzeitig die Längsachse der Führungsbuchse 27 bildet. Die Führungsfläche 23 erstreckt sich um die Längsachse 34 herum.
An die Führungsfläche 33 schließt sich in Richtung zu der Vorderseite 5 eine nach radial innen offene Ringnut an, die zur besseren Unterscheidung als innere Ringnut 35 bezeichnet sei und die in der Führungsbuchse 27 ausgebildet ist, wobei sie nach radial innen, zu der Durchbrechung 28 hin, offen ist. Diese innere Ringnut 35 befindet sich im Bereich des dem Gehäuseinnenraum 4 axial abgewandten vorderen axialen Endabschnittes 36 der Führungsbuchse 27, wobei die Führungsbuchse 27 im Bereich der inneren Ringnut 35 einen größeren Innendurchmesser hat als im Bereich der Führungsfläche 33.
Zweckmäßigerweise ist die innere Ringnut 35 nicht nur radial innen, sondern auch an der dem Gehäuseinnenraum 4 axial abgewandten Vorderseite offen, was auf das Ausführungsbeispiel zutrifft. Die innere Ringnut 35 hat dann eine sich an die Führungsfläche 33 anschließende, in Richtung der Vorderseite 5 weisende hintere Nutflanke 35a und eine der Längsachse 34 zugewandte, bevorzugt zylindris.che Nutgrundfläche 35b. An der der hinteren Nutflanke 35a axial gegenüberliegenden Vorderseite ist die innere Ringnut 35 offen. Die Nutgrundfläche 35b geht unmittelbar in eine axial orientierte vordere Stirnfläche 37 der Führungsbuchse 27 über.
Während die Führungsfläche 33 gleitverschieblich an der Au- ßenumfangsfläche 23 der Kolbenstange 16 anliegt, ist in der inneren Ringnut 35 der Führungsbuchse 27 ein aus einem einzigen Ringelement bestehender Abstreif- und Dichtungsring 38 gehalten, der bezüglich der Kolbenstange 16 eine Abstreiffunktion und eine Dichtfunktion ausübt.
Bei dem Abstreif- und Dichtungsring 38 handelt es sich um einen einteiligen Körper, der bevorzugt einstückig ausgebildet ist und zweckmäßigerweise in seiner Gesamtheit aus Elastomermaterial besteht. Der Abstreif- und Dichtungsring 38 hat einen zu der Längsachse 34 konzentrischen ringförmigen Basisabschnitt 42, der ringsum mit Abstand zu der Kolbenstange 16 angeordnet ist und von dem zwei zu der Längsachse 34 ebenfalls koaxiale Lippenabschnitte wegragen, deren einer eine Abstreiflippe 43 und deren anderer eine Dichtlippe 44 bildet.
Abstreiflippe 43 und Dichtlippe 44 sind zweckmäßigerweise mit einem gewissen Abstand zueinander angeordnet, wobei die Abstreiflippe 43 der Dichtlippe 44 zur Vorderseite 5 vorgelagert ist. Mit anderen Worten liegt die Dichtlippe 44 axial zwischen der Abstreiflippe 43 und dem Gehäuseinnenraum 4.
Beide Lippen 43, 44 haben im Querschnitt betrachtet zweckmäßigerweise einen schrägen Verlauf, wobei sich die Abstreif- lippe 43 ausgehend vom Basisabschnitt 42 nach radial innen und zugleich axial nach vorne erstreckt, während sich die Dichtlippe 44 ausgehend von dem Basisabschnitt 42 nach radial innen und gleichzeitig schräg in Richtung zu der Rückseite 6 erstreckt .
Sowohl die Abstreiflippe 43 als auch die Dichtlippe 44 liegt gleitverschieblich am Außenumfang der Kolbenstange 16 an. Beide Lippen umrahmen im unmontierten Zustand zweckmäßigerweise einen Querschnitt, der geringfügig kleiner ist als der Querschnitt der Kolbenstange 16, sodass sie im montierten Zustand durch die Kolbenstange 16 radial aufgeweitet werden und mit einer gewissen Vorspannung elastisch an die Außenumfangs- fläche 23 der Kolbenstange 16 angedrückt werden.
Die Funktion der Dichtlippe 44 besteht darin, den Gehäuseinnenraum 4 und insbesondere die sich an die Durchgangsöffnung 7 axial anschließende vordere Gehäusekammer 4a zur Umgebung hin abzudichten. Der Hauptzweck der Abstreiflippe 43 besteht darin, Verunreinigungen, die sich außerhalb des Gehäuses 2 auf der Kolbenstange 16 niedergeschlagen haben, beim Einfahren der Kolbenstange 16 von der Außenumfangsfläche 23 abzustreifen.
In dem Abstreif- und Dichtungsring 38 sind mit anderen Worten einerseits ein Kolbenstangenabstreifer und andererseits eine Kolbenstangendichtung zu einer Einheit kombiniert. Diese Kombination schafft kompakte Abmessungen und ermöglicht eine besonders kurze axiale Baulänge des Kolbenstangenlagers 26.
Bei dem Abstreif- und Dichtungsring 38 handelt es sich im Falle des Ausführungsbeispiels um ein bezüglich der Führungs-
buchse 27 gesondertes Bauteil. Dabei ist der 7Abstreif- und Dichtungsring 38 bei seiner Montage durch die offene Vorderseite hindurch axial in die innere Ringnut 35 eingesteckt worden. Damit kein Druckmedium im Fügebereich zwischen dem Abstreif- und Dichtungsring 38 und der Führungsbuchse 27 hindurchtreten kann, ist der Abstreif- und Dichtungsring 38 dabei so ausgebildet, dass er auch unter statischer Abdichtung an mindestens einer Wandfläche der inneren Ringnut 35 anliegt, also insbesondere an der hinteren Nutflanke 35a und/oder an der Nutgrundfläche 35b. Bevorzugt weist der Abstreif- und Dichtungsring 38 zusätzlich zu den bereits beschriebenen Lippen 43, 44 auch noch eine statische Dichtlippe 45 auf, die innerhalb der inneren Ringnut 35 von dem Basisabschnitt 42 wegragt und mit elastischer Vorspannung unter Ab¬ dichtung an der Nutgrundfläche 35b anliegt. Die statische Dichtlippe 45 ist zu der Nutgrundfläche 35b benachbart und ragt ausgehend vom Basisabschnitt 42 zweckmäßigerweise in Richtung zu der hinteren Nutflanke 35a.
Bei einem nicht gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Abstreif- und Dichtungsring 38 unmittelbar bei seiner Herstellung in die innere Ringnut 35 eingeformt worden. Dies geschieht insbesondere im Rahmen eines Spritzgießverfahrens. Dabei kann ein zuvor applizierter Haftvermittler eine innige Verbindung zu der Führungsbuchse 27 bewirken, insbesondere wenn selbige aus Metall oder Keramikmaterial besteht. Besteht die Führungsbuchse 27 aus einem Kunststoffmaterial , besteht die vorteilhafte Möglichkeit, die Führungsbuchse 27 und den Abstreif- und Dichtungsring 38 gemeinsam im Rahmen eines Mehrkomponenten- Spritzgießverfahrens zu fertigen.
Die Führungsbuchse 27 ist radial spielbehaftet und zugleich kippbeweglich in die Durchgangsöffnung 7 eingespannt. Die mögliche Kippbewegung ist durch Doppelpfeile 46 illustriert.
Die Führungsbuchse 27 ist um beliebige imaginäre Achsen kippbar, die quer zu der Längsachse 3 ausgerichtet sind. Diese Kippbeweglichkeit ermöglicht es der Führungsbuchse 27, sich optimal koaxial zur Kolbenstange 16 auszurichten, und zwar ungeachtet eventueller Schrägstellungen zwischen der Längsachse 17 der Kolbenstange 16 und der Längsachse 3 des Gehäuses 2. Da auch der in der inneren Ringnut 35 gehaltene Ab- streif- und Dichtungsring 38 eventuelle Kippbewegungen 46 der Führungsbuchse 27 mitmacht, bleibt die Relativposition zwischen dem Abstreif- und Dichtungsring 38 und der Führungsbuchse 27 ungeachtet der jeweils eingenommenen Kippposition der Führungsbuchse 27 konstant. Es ist somit gewährleistet, dass ungeachtet eventueller Parallelitätsabweichungen der Kolbenstange 16 stets ein großflächiger Kontakt zwischen der Führungsfläche 33 und der Außenumfangsfläche 23 der Kolbenstange 16 gegeben ist und außerdem sowohl die Abstreiflippe 43 als auch die Dichtlippe 44 ringsum gleichförmig an die Au- ßenumfangsfläche 23 der Kolbenstange 16 angedrückt wird.
Folglich ist ein verschleißarmer Betrieb sowohl der Führungsbuchse 27 als auch des Abstreif- und Dichtungsringes 38 möglich.
Für die radiale Vorspannung und Kippbeweglichkeit der Führungsbuchse 27 sorgt unter anderem ein gummielastischer Ringkörper 47, der die Führungsbuchse 27 konzentrisch umschließt und koaxial zwischen die Führungsbuchse 27 und die Begrenzungswand 12 der Durchgangsöffnung 7 unter radialer Vorspannung eingegliedert ist. Hinzu kommt, dass die Führungsbuchse 27 allseits radial spielbehaftet in der Durchgangsöffnung 7 aufgenommen ist und folglich in der Lage ist, ihre Relativposition bezüglich der Begrenzungswand 12 rechtwinkelig zur Längsachse 3 des Gehäuses 2 in gewissem Rahmen zu variieren. Das radiale Spiel ergibt sich aus einer radialen Beabstandung zwischen der radial nach außen weisenden peripheren Außenflä-
che 48 der Führungsbuchse 27 und der Innenumfangsflache 24 der Begrenzungswand 12. Dieser radiale Abstand resultiert daraus , dass der Außendurchmesser der Führungsbuchse 27 an jeder Stelle ihrer axialen Länge kleiner ist als der im jeweils gleichen axialen Bereich gemessene Durchmesser der Durchgangsöffnung 7.
Der für die radial elastisch nachgiebige Einspannung der Führungsbuchse 27 verantwortliche gummielastische Ringkörper 47 - im Folgenden zur Vereinfachung nur noch als "Ringkörper" bezeichnet - sitzt in einer radial außen offenen äußeren Ringnut 52 der Führungsbuchse 27. Die äußere Ringnut 52 ist konzentrisch zur Längsachse 34 angeordnet und radial vertieft in die periphere Außenfläche 48 der Führungsbuchse 27 eingelassen. Dabei ist die äußere Ringnut 52 an der der Vorderseite 5 zugewandten Seite von einem ersten peripheren Außenflächenabschnitt 48a und an der der Rückseite 6 zugewandten Seite von einem zweiten peripheren Außenflächenabschnitt 48b der peripheren Außenfläche 48 flankiert. Beide peripheren Außenflächenabschnitte 48a, 48b sind mit radialem Abstand zur Innenumfangsfläche 24 der Begrenzungswand 12 angeordnet, indem der Durchmesser der entsprechenden Abschnitte der Führungs- buchse 27 kleiner ist als der Durchmesser der Durchgangsöffnung 7 im zugeordneten Bereich. Die peripheren Außenflächenabschnitte 48a, 48b sind zweckmäßigerwe se kreiszylindrisch gestaltet .
Der in der äußeren Ringnut 52 angeordnete ringförmige Strang des Ringkörpers 47 hat ringsum eine radiale Dicke, die im un- verformten Zustand größer ist als der radiale Abstand zwischen dem Nutgrund 52a der äußeren Ringnut 52 und dem radial gegenüberliegenden Abschnitt der Innenumfangsfläche 24. Auf diese Weise überbrückt der elastische Ringkörper 470rings um die Führungsbuchse 27 herum den radialen Abstand zwischen den
peripheren Außenflächenabschnitten 48a, 48b und der Innenum- fangsfläche 24 und ist zugleich in radialer Richtung komprimiert, sodass die Führungsbuchse 27 unter elastischer Vorspannung schwimmend im Gehäuse 2 aufgehängt ist.
Damit die radiale Verformung des Ringkörpers 47 nicht beeinträchtigt wird, wenn die Führungsbuchse 27 danach trachtet, ihre radiale Ausrichtung innerhalb der Durchgangsöffnung 7 zu verändern, hat zweckmäßigerweise die äußere Ringnut 52 eine größere axiale Breite als der Ringkörper 47, und zwar selbst in einem Zustand, in dem der Ringkörper 47 radial eingespannt ist. Die Auslegung ist insbesondere so getroffen, dass der Ringkörper 47 ungeachtet der im Betrieb möglichen radialen Kompression zu keiner Zeit gleichzeitig an beiden Nutflanken der äußeren Ringnut 52 anliegen kann.
Der Ringkörper 47 ist beim Ausführungsbeispiel als bezüglich der Führungsbuchse 27 gesondertes Bauteil ausgeführt und als solches in die äußere Ringnut 52 eingesetzt. Die Gummielastizität des Ringkörpers 47 ermöglicht ein vorübergehendes Aufweiten, sodass er sich in die äußere Ringnut 52 einschnappen lässt .
Der Ringkörper 47 übernimmt zweckmäßigerweise auch eine statische Abdichtfunkt ion zwischen der Führungsbuchse 27 und der Begrenzungswand 12. In diesem Zusammenhang liegt er sowohl an der Innenumfangsfläche 15 als auch an mindestens einer Wandfläche der äußeren Ringnut 52, insbesondere am Nutgrund 52a der äußeren Ringnut 52, unter Abdichtung an.
Bevorzugt handelt es sich bei dem Ringkörper 47 um einen aus einem Elastomermaterial bestehenden O-Ring.
Die axiale Austrittsöffnung 8 der Durchgangsöffnung 7 ist exemplarisch von einem vorderen axialen Endabschnitt 53 der Begrenzungswand 12 definiert, der von radial außen her in einen der Führungsbuchse 27 axial vorgelagerten Bereich ragt. Bevorzugt ragt dieser vordere axiale Endabschnitt 53 so weit nach radial innen, dass er die offene Vorderseite der inneren Ringnut 35 einschließlich des darin befindlichen Abstreif- und Dichtungsringes 38 radial überlappt und zumindest parti¬ ell den Bereich der Vorderseite abdeckt. Dieser vordere axiale Endabschnitt 53 kann insbesondere dazu beitragen, das Kolbenstangenlager 26 im Bereich der Vorderseite 5 gegen äußere Beeinträchtigungen abzuschirmen. Außerdem kann er als Anschlagmittel fungieren, das ein unbeabsichtigtes Heraustreten des Abstreif- und Dichtungsringes 38 aus der inneren Ringnut 35 verhindert, falls sich der Abstreif- und Dichtungsring 38 unbeabsichtigt lösen sollte.
Der Durchmesser der axialen Austrittsöffnung 8 ist größer als der Durchmesser der Kolbenstange 16, sodass Letztere zu keiner Zeit mit der Innenumfangsfläche der Austrittsöffnung 8 in Kontakt gelangen kann.
Die Führungsbuchse 27 ist am Außenumfang ihres vorderen axialen Endabschnittes 36 zweckmäßigerweise mit einer ringförmigen Abstufung 54 versehen. Aus dieser Abstufung resultiert ein dritter peripherer Außenflächenabschnitt 48c der peripheren Außenfläche 48, der sich nach vorne hin an den ersten peripheren Außenflächenabschnitt 48a anschließt und diesbezüglich einen kleineren Durchmesser hat. An der Vorderseite ist der dritte periphere Außenflächenabschnitt 48c durch die vordere Stirnfläche 37 begrenzt, der der nach radial innen ragende vordere axiale Endabschnitt 53 mit bevorzugt einem axialen Abstand gegenüberliegt. Dieser axiale Abstand verhin-
dert, dass die Führungsbuchse 27 mit der vorderen Stirnfläche 37 an der Begrenzungswand 12 zur Anlage gelangt.
Auch der dritte periphere Außenflächenabschnitt 48c ist mit radialem Abstand zu der Innenumfangsflache 24 angeordnet, in¬ dem der Außendurchmesser der Führungsbuchse 27 in diesem Längenabschnitt kleiner ist als der Innendurchmesser der Durchgangsöffnung 7.
Aus der Abstufung 54 resultiert eine nach vorne, zur Vorderseite 5 weisende Ringfläche, die als eine ringförmige Ab- stützfläche 55 fungiert, der eine am Innenumfang der Begrenzungswand 12 ausgebildete, zur Rückseite 6 weisende ringförmige Gegenabstützfläche 56 gegenüberliegt. Die Führungsbuchse 27 kann sich mit ihrer Abstützfläche 55 an der ringförmigen Gegenabstützfläche 56 axial abstützen und ist dadurch zur Vorderseite 5 hin bezüglich des Gehäuses 2 fixiert.
Die Gegenabstützfläche 56 resultiert zweckmäßigerweise aus einer am Innenumfang der Begrenzungswand 12 ausgebildeten Abstufung und verbindet den dem ersten peripheren Außenflächenabschnitt 48a gegenüberliegenden Flächenabschnitt der Innenumfangsfläche 24 mit dem dem dritten peripheren Außenflächenabschnitt 48c gegenüberliegenden Abschnitt der Innenumfangs- fläche 24.
Vorzugsweise ist die Durchgangsöffnung 7 zumindest in demjenigen Bereich, der dem Ringkörper 47 und zweckmäßigerweise auch dem ersten und zweiten peripheren Außenflächenabschnitt 48a, 48b zugeordnet ist, konisch ausgebildet, und zwar derart, dass sich die Durchgangsöffnung 7 in Richtung zu dem Gehäuseinnenraum 4 erweitert. Die konische Erweiterung erstreckt sich zweckmäßigerweise bis hin zu dem Gehäuseinnenraum 4, exemplarisch also bis zu dem dem Gehäuserohr 2c zu-
geordneten Endbereich des vorderen Gehäusedeckels 2a. Diese bei 57 angedeutete Konizität vereinfacht bei der Montage des Kolbenstangenlagers 26 das axiale Einführen des Kolbenstangenlagers 26 in die Durchgangsöffnung 7 von deren dem Gehäuseinnenraum zugewandter rückseitiger Austrittsöffnung 57 her. Solange das Gehäuserohr 2c an dem vorderen Gehäusedeckel 2a nicht montiert ist, ist die rückseitige Austrittsöffnung 57 frei zugänglich und ermöglicht das Einstecken des Kolbenstangenlagers 26.
Die Führungsbuchse 27 ist bezüglich des Gehäuses 2 zweckmäßigerweise zumindest begrenzt axial beweglich. Diese axiale Beweglichkeit begünstigt die Kippbewegungen 46, weil die Führungsbuchse 27 in der Lage ist, mit ihrer ringförmigen Ab- stützfläche 55 beim Verkippen lokal von der gegenüberliegenden Gegenabstützfläche 56 abzuheben.
Die axiale Beweglichkeit des Kolbenstangenlagers 26 wird beim Ausführungsbeispiel dadurch erzielt, dass das Kolbenstangenlager 26 in Richtung zur Rückseite 6 beziehungsweise in Richtung zu dem Gehäuseinnenraum 4 ausschließlich durch die Ein- spannung des Ringkörpers 47, also rein kraftschlüssig festgehalten wird. Es ist in diesem Zusammenhang kein zusätzlicher Festanschlag an der Rückseite des Kolbenstangenlagers 26 vorhanden, wie dies im Bereich der Vorderseite 5 in Gestalt der Gegenabstützfläche 56 vorteilhaft der Fall ist.
Grundsätzlich kann aber auch ein zusätzlich zu dem Ringkörper 47 vorhandenes Haltemittel vorgesehen werden, um das Kolbenstangenlager 26 an seiner Rückseite gehäusefest abzustützen. Ein solches Haltemittel besteht beispielsweise aus einem in Figur 2 strichpunktiert angedeuteten Haltering 58, der in die Durchgangsöffnung 7 eingesetzt und an der Begrenzungswand 12 verankert ist. Dieser Haltering 58 flankiert die Führungs-
buchse 27 an der der Abstützflache 55 entgegengesetzten Rückseite und ist in der Lage, die Führungsbuchse 27 und mithin das gesamte Kolbenstangenlager 26 rückseitig axial festzuhal¬ ten .
Allerdings ist es auch im Zusammenhang mit einem zusätzlichen Haltemittel vorteilhaft, wenn die Führungsbuchse 27 bezüglich des Gehäuses 2 axial begrenzt beweglich bleibt. Dies lässt sich beispielsweise durch die Verwendung eines Halteringes 58 gewährleisten, an dem die Führungsbuchse 27 anliegt, der jedoch eine gewisse axiale federelastische Nachgiebigkeit aufweist. Es kann sich dabei beispielsweise um einen sogenannten Zackenring handeln.
Beim Ausführungsbeispiel besteht der vordere Gehäusedeckel 2a und folglich die einen integralen Bestandteil des vorderen Gehäusedeckels 2a bildende Begrenzungswand 12 aus einem Aluminiummaterial und ist in Druckgusstechnik durch Urformung erzeugt worden. Mittels einer solchen Urformung können zwar keine hochwertigen Oberflächen generiert werden, was für die Erfindung jedoch irrelevant ist, weil die Führungsbuchse 27 zumindest an ihrer radialen Außenfläche nicht mit der Begrenzungswand 12 in Kontakt gelangt, sodass die Oberflächengüte der Innenumfangsfläche 24 unerheblich ist. Die Innenumfangs- fläche 24 bleibt folglich unbearbeitet, was eine erhebliche Kosteneinsparung bei der Herstellung zur Folge hat.
Bei der Führungsfläche 33 kann es sich um eine rings um die Längsachse 34 herum geschlossene Fläche handeln, insbesondere um eine zylindrische Fläche. Beim Ausführungsbeispiel setzt sich die Führungsfläche 33 hingegen aus mehreren rings um die Längsachse 34 herum verteilt angeordneten streifenförmigen Flächenabschnitten 33a zusammen, die jeweils parallel zu der Längsachse 34 ausgerichtet sind. In der Umfangsrichtung der
Führungsbuchse 27 zueinander benachbarte streifenförmige Flächenabschnitte 33a sind jeweils durch eine zu der Längsachse 34 parallele Längsnut 62 voneinander getrennt. Diese Ausgestaltung der Führungsfläche 33 reduziert in vorteilhafter Weise den flächenhaften Kontakt mit der Kolbenstange 16. Au¬ ßerdem können die Längsnuten 62 bei Bedarf als Schmiermittel - depot genutzt werden.