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Die Erfindung betrifft einen Druckmittelzylinder
gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1.
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US-A-4 664 019 (Lipinski & al.) offenbart
einen derartigen Druckmittelzylinder, wobei zwischen dem Übertragungselement
und dem Tischelement ein Lagermittel angeordnet ist, das eine begrenzte, Relativbewegung
zwischen diesen Elementen ermöglicht,
um Nachteile zu vermeiden, die hauptsächlich Fehler in bezug auf
fehlende Parallelität
zwischen der Zylinderbohrung und der äußeren Führung betreffen. Diese bekannte
Vorrichtung ist teuer und aufwendig herzustellen, da es die Herstellung
und die Montage mehrerer Bauteile sowie maschinelle Präzisionsbearbeitung
erfordert, insbesondere an den Lageroberflächen der Lagermittel. Alles
zusammen führt
dies zu einem aufwendigen Druckmittelzylinder.
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Es ist eine Aufgabe dieser Erfindung
den Stand der Technik durch Bereitstellen einer Lösung hinsichtlich
der Parallelitätsproblematik
zu verbessern, welche nicht durch die vorstehenden Nachteile beeinträchtigt ist
und deshalb zu geringen Kosten hergestellt werden kann, welche zuverlässig ist
und welche weiterhin für
die Serienfertigung geeignet ist.
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Diese Aufgabe wird durch einen Druckmittelzylinder
wie oben aufgeführt
durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 gelöst.
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Dadurch dass jede Kolbenendeinheit,
die eine Ende des Kolbenkörpers
umfasst und so montiert ist, dass eine Relativbewegung zwischen
diesen Elementen ermöglicht
ist, werden mehrere Vorteile erreicht. Erstens kann der Kolbenkörper wesentlich rationeller
hergestellt werden, da keine Notwendigkeit für separate Lagermittel zwischen
dem Übertragungselement
und dem Tischelement besteht. Nicht zuletzt wird die Montagearbeit
wesentlich vereinfacht, was zu einem Druckmittelzylinder führt, der
zu wesentlich geringern Kosten als zuvor gefertigt werden kann.
Gleichzeitig wird eine Lösung
erzielt, die vorteilhaft hinsichtlich der Aspekte Zuverlässigkeit und
Festigkeit ist. Das Spiel kann einfach dadurch erreicht werden,
dass die Kolbenendeinheit mit inneren Dimensionen hergestellt wird,
welche in radialer Richtung den Teil des Kolbenkörpers, welcher vorgesehen ist,
umfasst zu werden, ein wenig überschreiten.
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Anspruch 2 definiert einen Aufbau
des Kolbendichtungssitz, der unter einem Herstellungsaspekt bevorzugt
ist.
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Das Merkmal der Erfindung nach Anspruch 3,
worin die Bandführungsmittel
in den Kolbenendeinheiten integriert sind, führt zu weiteren Vorteilen im
Hinblick auf die Herstellung. Gemäß dem Stand der Technik umfassen
derartige Elemente separate Teile, die separat an dem Kolben und
dem Übertragungsmittel
entsprechend montiert sind. Gemäß diesem
Merkmal kann hierdurch die Anzahl der in der Vorrichtung umfassten
Teile reduziert und die Montagearbeit vereinfacht werden. Die Ansprüche 4 und
5 definieren einen bevorzugten Aufbau der entsprechenden Elemente.
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Mit dem Merkmal des Anspruchs 6 werden weitere
Vorteile der Vorrichtung in dem Fall erzielt, in dem der Dämpfungsvorsprung
auf dem Kolben angeordnet ist, was weiter die Vorteile bringt, dass
das Ziehen der Kanäle
in den Zylinderendwandungen einfacher gemacht werden kann und darin
mit weniger Durchflussbeschränkungen
behaftet ist.
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Das Merkmal nach Anspruch 8 führt zu einer bevorzugten
Vereinfachung des Kolbenaufbaus, welcher durch das Merkmal des Anspruchs
9 wesentlich hervorgehoben wird, wobei die Fertigung der Kolbeneinheit
vereinfacht werden kann, so dass die gesamte Kolbeneinheit umfassend
zumindest den Kolbenkörper,
das Übertragungsmittel
und das Tischelement einteilig aus einem Profil aus vorzugsweise
extrudiertem Aluminium oder einer Aluminiumverbindung hergestellt
ist. Die maschinelle Bearbeitung des Profils ist im Wesentlichen
begrenzt auf Schneiden und einige wenige maschinelle Bearbeitungen,
unter anderem, um den Zugang zu den Kanaldurchlässen für die Dichtungsbänder zu
erzeugen. Das Merkmal des Anspruchs 10 gewährleistet weiter eine vereinfachte
Montage und gleichzeitig sicheres Befestigen.
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Ein Spiel S, welches als geeignet
für normale Zylindergrößen erachtet
wurde, liegt für
S etwa zwischen 0,5 mm–1,0
mm (Anspruch 11).
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Das Merkmal gemäß der Erfindung sichert so,
dass eine mögliche
Schrägstellung,
die sich aus Herstellungstoleranzen ergeben kann, durch das Spiel
zwischen dem Kolbenkörper
und den Kolbenendeinheiten ausgeglichen wird. Normalerweise handelt
es sich hierbei um minimale Abweichungen, die jedoch in einem komplett
biegesteifen Anschluss ein Blockieren oder einen übermäßigen Verschleiß erzeugen
können.
Mit diesem Merkmal der Erfindung kann die gesamte Kolbeneinheit
aus einem im Wesentlichen biegesteifen Teil hergestellt werden,
zum Beispiel gemäß den Merkmalen
der Ansprüche
8 und 9, worin die Notwendigkeit von komplizierten Kuppelvorrichtungen,
die Bewegungen zwischen zum Beispiel dem Übertragungsmittel und dem Tischelement zulassen,
nicht besteht.
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Die Erfindung wird nun detaillierter
anhand eines Ausführungsbeispiels
und mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, worin:
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1 einen
Schnitt durch eine Kolbeneinheit gemäß der Erfindung mit angeordneten
Kolbenendeinheiten zeigt,
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2 eine
Kolbenendeinheit in einer perspektivischen Ansicht zeigt,
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3 die
Kolbenendeinheit aus 2 in
einer auf ein Ende gerichteten Ansicht in Richtung des Pfeils III
gesehen zeigt, und
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4 ein
Druckmittelzylinder gemäß der Erfindung
in einem Schnitt durch die Kolbeneinheit und das Zylindergehäuse zeigt.
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In 1 bezeichnet
die 1 eine Kolbeneinheit umfassend einen im Wesentlichen
rohrförmigen
Kolbenkörper 2,
ein Übertragungsmittel 3 zum
Durchlass durch den Zylinderschlitz und ein Tischelement 4.
An jedem axial äußersten
Endbereich des Kolbenkörpers
ist eine Kolbenendeinheit 5 angepasst mit einem teilweise
buchsenartigen Bereich 5' (wird
deutlicher in 2) zum
Umfassen des entsprechenden Kolbenkörperendes in der Weise, dass
ein Spiel S in im Wesentlichen radialen Richtungen zwischen dem Kolbenkörper 2 und
der Kolbenendeinheit 5 vorhanden ist. Weiter erstreckt
sich in axialer Richtung des Bereichs 5' ein hervorragender Bereich mit
verringerten Dimensionen in radialer Richtung, um einen Sitz 7 für eine Kolbendichtung 6 zu
bilden. Ganz außen an
der Einheit 5 ist ein Dämpfungsvorsprung 8 zum dämpfenden
Zusammenwirken mit einer korrespondierenden Kavität in der
Zylinderendwandung angeordnet und seitlich, in Bezug auf den Dämpfungsvorsprung 8,
Puffervorrichtungen 9 zur Dämpfung des Anschlags gegen
die Zylinderendwandung.
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Mit 10 ist ein inneres Dichtungsband,
dass hier nicht im Detail gezeigt ist und mit 11 ein äußeres Dichtungsband,
bezeichnet, welche beide nach herkömmlicher Art ausgebildet sein
können.
Die Dichtungsbänder 10 und 11 verlaufen
in einem Kanal 2' in den
Kolbenkörper
und einem Kanal 4' in
das Tischelement entsprechend. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel
transportiert die Kolbenendeinheit 5 ein Bandführungselement 12,
das einerseits mit einer inneren Führungsfläche 13 zum Zusammenwirken
mit der oberen Fläche
des inneren Dichtungsband und andererseits mit einer äußeren Führungsfläche 14 auf
einer Führungszunge
(detaillierter in 2 gezeigt)
durchlaufend den Zylinderschlitz und zusammenwirkend mit dem oberen
Dichtungsband 11 ausgebildet ist. Weiter umfasst das Tischelement 4 Depressionsvorrichtungen 20 (depression
devices), die von einem herkömmlichen
Typ sein können,
zum Zusammenwirken mit der oberen Seite des äußeren Dichtungsbands 11.
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1 zeigt
weiter Schnappmittel 16 an jeder Kolbenendeinheit, wobei
das Mittel einen Stift mit einer abgeschrägten Einstellfläche, die
sich entgegen die Halterichtung auf den Kolbenkörper 2 verjüngt, umfasst,
und wobei das Mittel ausgebildet ist, um mit einer korrespondierenden,
in einer Fläche
des Kolbenkörpers
befindlichen Ausnehmung zusammenzuwirken, wobei gleichzeitig durch
die Form der Ausnehmung gewährleistet
ist, dass die Relativbewegung zwischen dem Kolbenkörper 2 und
den Kolbenendeinheiten 5 in Richtungen, die im Wesentlichen senkrecht
zu der Zylinderachse sind, nicht verhindert werden.
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Die perspektivische Ansicht in 2 zeigt die Kolbenendeinheit 5,
welche in diesem Fall für
einen Kolben mit einem länglichen
Schnitt angepasst ist, mit seinen integrierten Funktionen, nämlich der Führungsfläche 17,
die zur Führung
der Kolbenendeinheit innerhalb des Zylindergehäuses angepasst ist, dem axial
herausragenden Dichtungssitzbereich 7, dem axial ganz außen angeordneten Dämpfungsvorsprung 8 und
den seitlich angeordneten Puffervorrichtungen 9, die als
separate Bauteile ausgebildet sein können, die in Kavitäten in der
Kolbenendeinheit oder integrierten Bauteilen, möglicherweise aus einem anderen,
vorzugsweise weicherem Material, einsetzbar sind. Weiterhin ist
die Führungszunge
gezeigt, die den äußeren Bereich
des Bandführungselements 12 und
der Führungsfläche 14 darauf,
die innere Führungsfläche 13 und
die untere Führungsfläche 15 bildet.
Der Aufbau der Kolbenendeinheit gewährleistet die Führung der
integrierten Funktionen innerhalb der Zylinderbohrung.
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Die endseitige Ansicht in 3 zeigt weiter klarer die
Buchsenform 5' mit
der Führungsfläche 17. Es
sollte angemerkt werden, dass der Kavitätsaufbau, der deutlichst ersichtlich
in 3 ist, dazu führt, dass
ein Kolbenkörper,
der innerhalb des buchsenförmigen
Bereichs angeordnet ist, mit einem Spiel gegen die innere Oberfläche angepasst
werden kann. Das Schnappmittel 16 ist als einwärts angeordneter,
abgeschrägter
Stift, zentral auf der inneren Oberfläche gezeigt.
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In 4 ist
der Kolbenkörper 2 mit
dem Dichtungsbandkanal 2',
dem Übertragungsmittel 3, welches
durch den Schlitz 22 durchtritt und dem Tischelement 4 mit
dem Kanal 4' für das äußere Dichtungsband 11 gezeigt.
Das Tischelement 4 ist mit einem linearen Führungsmittel 21 gemäß eines
herkömmlichen
Typs zur Gleitführung
ausgebildet. Andere externe lineare Führungen, wie Kugelleistenführungen,
können
ebenso verwendet werden.
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Der Kolbenkörper ist daher mit Dimensionen seiner
Endbereiche gefertigt, die in radiale Richtungen im Hinblick auf
die inneren Dimensionen des buchsenförmigen Bereichs 5' der Kolbenendeinheit 5 (siehe 3) verringert sind. Das
Spiel, das mit S in der Fig. bezeichnet ist, führt deshalb dazu, dass bestimmte
Fehler im Hinblick auf Parallelität der Führung 21 für das Tischelement 4 in
Bezug auf die Zylinderbohrung 23' toleriert werden können, da
die Abweichung durch das Spiel S ausgeglichen werden, obwohl der
Kolbenkörper 2,
das Übertragungsmittel 3 und
das Tischelement 4 eine integrierte biegesteife Einheit
bilden. Die entsprechenden Fehler resultieren hauptsächlich aus
Fertigungstoleranzen, die hauptsächlich
bei der Herstellung des Zylindergehäuses aufgetreten sind, so zum
Beispiel, wenn dessen Einzelteile extrudiert werden, oder wenn eine
separate äußere lineare
Führung
verwendet wird. In dem dargestellten Beispiel jedoch ist die Kolbeneinheit
genauso wie das Zylindergehäuse 23 mit
integrierter linearer Führung
aus extrudiertem Aluminium oder einer Aluminiumverbindung hergestellt.
Eine bestimmte Schrägstellung
aufgrund ungleichmäßiger Belastung
kann ebenso durch das Spiel S absorbiert werden. Durch den in dieser
Weise hergestellten Anschluss zwischen Kolbenkörper und den Kolbenendeinheiten 5 kann
die Notwendigkeit einer Kupplung, die eine Relativbewegung zwischen
dem Übertragungsmittel
und dem Tischelement, welches außerhalb des Schlitzes angeordnet ist, vermieden
werden. Eine solche Anordnung würde
andernfalls notwendig, um Blockadeeffekte und/oder Verschleiß zu verhindern.
Die Lösung
gemäß der Erfindung
bietet so die Möglichkeit
eine Kolbeneinheit umfassend einen Kolbenkörper, ein Übertragungsmittel und ein Tischelement
als eine fest verbundene Einheit oder als integrales Bauteil herzustellen,
vorzugsweise als ein extrudiertes Profil. Dies ermöglicht sowohl
wesentlich verringerte Kosten für
die Herstellung als auch für das
fertige Produkt.
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Die Erfindung kann im Geltungsbereich
der beiliegenden Ansprüche
modifiziert werden, wobei der Schutz auch Zylinder mit Kolbenendeinheiten ohne
Kolbendichtungen, Bandführungsmittel
oder Dämpfungsvorsprung
mit einschließt,
auch wenn es am meisten bevorzugt ist, dass solche Elemente in der
Einheit integriert sind. Die Befestigungsmittel für die Kolbenendeinheiten
in bezug auf den Körper
können
unterschiedlich zu dem was gezeigt ist, ausgebildet sein, zum Beispiel
als anders angeordnete Schnappmittel mit Nuten und Leisten die ineinander eingreifen
etc. oder mit separaten Sicherungsstiften. Das Befestigen muss nicht
komplizierter als so dargestellt sein, da normalerweise die Kolbenendeinheiten
nicht durch Kräfte
in eine lösende
Richtung beeinflusst werden. Die Druckkräfte zwischen Druckmittelzylinder
und Kolben werden durch die Kontaktfläche zwischen der Kolbenendeinheit
und dem Kolbenkörper übertragen.
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Die Kolbeneinheit kann unterschiedlich
zu dem Gezeigten ausgebildet sein, zum Beispiel kann der Körper eine
umgedrehte U-Form aufweisen, anstatt rohrförmig ausgebildet zu sein.
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Geeignete Materialien für die Kolbeneinheiten
sind synthetische Materialien und das Herstellverfahren kann ein
herkömmliches
Verfahren für
die Kunststoffherstellung sein.
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Zuletzt sollte angemerkt sein, dass
ein Spiel S außerhalb
des bevorzugten Intervalls von 0,5 mm–1,0 mm für verschiedene Zylindertypen
auftreten kann, zum Beispiel für
sehr Große
oder sehr Kleine.