DE8915484U1 - Kolben-Zylinder-Einheit mit gegen Verdrehung gesicherter Kolbenstange - Google Patents
Kolben-Zylinder-Einheit mit gegen Verdrehung gesicherter KolbenstangeInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine druckluftbeaufschlagbare
Kolben-Zylinder-Einheit mit einer Kolbenstange, die zumindest in dem den zugeordneten Zylinderdeckel durch eine
Dichtung gegen den Austritt von Druckluft abgedichtet durchsetzenden Längenbereich einen vom Kreisquerschnitt
abweichenden Querschnitt aufweist, dem ein drehfest mit dem
Zylinder verbundener, von der Kolbenstange durchsetzter Lagerbauteil zugeordnet ist, der die Kolbenstange längsverschieblich, gegen Drehung jedoch gesichert führt.
Die Kolbenstancr?» von hevte hergestellten druckmittelbeaufschiagbarsn Kolbeü-iiyli. Jar-Eiuneiten, d.h. Pneumatik- oder
Hydraulikzylindern, wei - rn zumindrr-st in dem beim Arbeit?.hub
den zugehörigen Zylinderdeckel ü rchsetzenden Längen
abschnitt eine zylindrische £■*%·■:* auf, welche die Abdichtung
des zwischen der Kolbenstange und der Durchtrittsöffnung im
Zylinderdeckel erforderlichen Spalts gegen Druckverlust und
Austritt d*:is Druckmittels mittels üblicher Ringdichtungen -seien es O-Ringe oder Lippen-Dichtringe - ermöglicht. Durch
die zylindrische Form der Kolbenstange ist das aus dem
Zylinder austretende Ende der Kolbenstange nicht gögen Verdrehung gesichert, zumal ja der fest mit der Kolbenstange
verbundene Zylinder eine konzentrisch kreisförmige Begrenzung aufweist, welche in Umfangsrichtung innerhalb des
Zylinders ebenfalls nicht gegen Verdrehung gesichert ist. Wenn solche Kolben-Zylinder-Einheiten in Konstruktionen
eingesetzt werden, in denen sie Bauelemente vorschieben und zurückziehen müssen, welche während des Hubes in einer
relativ zur Längsmittelachse der Kolben-Zylinder-Einheit
gegen Verdrehung exakt gesicherten Ausrichtung gehalten
werden müssen, müssen zusätzliche Führungen vorgesehen werden, welche die Kolbenstange gegen Verdrehung sichern.
Unabhängig davon, ob ea sich um in Reihen- oder Parallelanordnungen zur Kolbenstange vorgesehene und mit ihr ver-
3g bundene Führungen handelt, vergrößert sich die Baulänge
bzw. Baubreite der Kolben-Zylinder-Einheit erheblich. Außerdem wird der Aufbau der Kolben-Zylinder-Einheit
komplexer und die Anzahl der erforderlichen Bauteile sowie
der Aufwand für deren Bearbeitung und Montage erhöht sich im Vergleich zu einer nicht gegen Verdrehung gesicherten
einfachen Kolben-Zylinder-Einheit wesentlich.
Aus dar DE-OS 34 35 964 ist c^n Vorschlag für die Ausgestaltung
einer Kolben-Zylinder-Einheit der eingangs erwähnten Art bekannt, bei welcher die - im Querschnitt z.3.
elliptische - Kolbenstange durch eine in dem von. der Kolbenstange durchsetzten Zylinderdeckel eingesetzte
Führungsbüchse mit komplementärem (elliptischem) öffnungsquerschnitt
gegen Drehung gesichert wird. Durch die flächige Aneinanderlage der Kolbenstange in der Führungsbüchse entsteht aber ein vor allem zu Beginn des Kolben-
hubes, d.h. bei Betätigung des Zylinders aus eier Ruhestellung
wirksame Reibung (Ruhreibung), welche zu einer ruckweisen Bewegung der Kolbenstange führen kann, was für
viele Anwendungsfälle unerwünscht ist. Ober die Ausgestaltung
und Anordnung der den Austsritt des Druckmediums aus der Kolben-Zylinder-Einheit verhindernden Dichtung ist
dieser Offenlegungsschrift nichts entnehmbar.
Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, eine Kolben-Zylinder-Einheit zu schaffen, in welcher eine die
äußeren Abmessungen der Kolben-Zylinder-Einheit allenfalls
geringfügig vergrößernde, die Kolbenstange gegen Drehung sichernde Eigenführung integriert ist, wobei die Drehsicherung
keine Schwergängigkeit oder den Verlust von Druckluft zur Folge hat.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelost, daß die
Kolbenstange in dem den zugeordneten Zylinderduckel durchsetzenden
Bereich über den größten Teil des Umgangs von im Querschnitt kreisbogenfiörmigen Flächenabschnitten mit
gleichem Kreis-Radius gebildet wird, die in gleichmäßigen Winkelabständen von radial vortretenden oder vertieften, in
Längsrichtung verlaufenden Kugellaufbahnen bildenden
I I ■ I · t» II*
Abschnitten unterbrochen sind, daß auf der kolbanabgewandten
Außenseite des Zylinderdeckels ein von der Kolbenstange durchsetzter Lagerbauteil befestigt ist, der seinerseits
in Ausrichtung zu den längsverlaufenden Kugellaufbahnen Kugellaufbahnen aufweist, wobei in dem zwischen der
Außenfläche der Kolbens tange und der Innenfläche des Lagerbauteils
bestehenden Zwischenraum Reihen von auf den Kugellaufbahnen der Kolbentange einerseits und den Kugellaufbahnen
des Lagerbauteils andererseits abrollenden Lager-Kugeln angeordnet sind, und daß im Verbindungsbereich
zwischen dem Zylinderdeckel und dem Lagerbauteil in einer die Kolbenstange mit radialem Abstand umgebenden umlaufenden
Aufnahmenut ein Lippen-Dichtring mit einer der Querschnittsform der Kolbenstange komplementär entsprechenden
Durchtrittsöffnung vorgesehen ist, dessen Dichtlippen ins Innere der Kolben-Zylinder-Einheit gerichtet sind. Die
Kolbenstange ist also grundsätzlich ähnlich einer durch ein Linear-Bewegungslager mit Kugelführungen gegen Verdrehung
gesicherten längsverschieblich geführten Welle ausgebildet, wobei aber das bei solchen Wellen nicht auftretende Problem
der Abdichtung der Kolbenstange gegen den vom Druckmittel
durch einen speziellen Lippen-Dichtring mit der Querschnittsform der Kolbenstange angepaßter Durchtrittsöffnung
gelöst wird.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die Kolbenstange mit einer Anzahl von in gleichmäßigen Winkelabständen
versetzten, radial vorstehenden und in Arbeitshubrichtung verlaufenden Längskeilen versehen, die jeweils
beidseitig im Obergangsbereich zum anschließenden, im Querschnitt kreisbogenförmigen Flächenabschnitt mit den Kugellaufbahnen
versehen sind, wobei der Lagerbauteil in Ausrichtung zu den Längskeilen mit Längsnuten versehen ist, in
denen die Kugellaufbahnen des Lagerbauteils vorgesehen sind. Diese Ausgestaltung mit einer den unter der Bezeichnung
"Ball Spline" bekanntgewordenen Linear-Bewegungslagem
entsprechenden Drehsicherung hat sich bewährt. Bei Anordnung von drei in Umfangsrichtung verlaufenden Längskeilen
auf der Kolbenstange gewährleisten insgesamt sechs Reihen von am Umfang ausgerichteten Kugeln einerseits eine leichte
Langsverschxebbarkeit, während andererseits ein Winkelspiel zwischen der Kolbenstange und dem Zylinder auch bei hohen
einwirkenden Momenten verhindert wird.
Alternativ kann die Ausgestaltung auch so getroffen sein,
daß die Kolbenstange mit einer Anzahl von in gleichmäßigen Winkelabständen versetzten, radial vertieften, die Kugellaufbahnen
bildenden Längsnuten versehen ist, denen in entsprechender Winkelversetzung in der Innenfläche des Lagerbauteils
dessen Kugellaufbahnen bildende Längsnuten zügeordneten
sind. Dieses vereinfachte Ausführungsbeispiel ist insbesondere in solchen Fällen geeignet, in denen vergleichsweise
geringe in Umfangsrichtung wirkende und die Kolbenstange zu verdrehen versuchende Momente auftreten.
In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung sind - wiederum
in Übereinstimmung mit den erwähnten Linear-Bewegungslagern-in
Umfangsrichtung zu den Kugelläüibahnen
versetzt tiefere Rückführ-Längsnuten in der Innenfläche des Lagerbauteils vorgesehen, die an ihren beiden Enden mit den
benachbarten Enden der jeweils zugeordneten Kugellaufbahn verbunden sind, so daß die bei einem Hub der Kolbenstange
an einem Ende der zugehörigen Kugellaufbahn im Lagerbauteil ankommenden Lager-Kugeln bei der Fortsetzung der Kolbenstangenbewegung
in die Rückführ-Längsnuten verdrängt und über diese entgegen der Hubrichtung der Kolbenstange
zurückgeführt werden.
Dabei ist es dann zweckmäßig, wenn den auf den Kugellaufbahnen abrollenden und den in den Rückführ-Längsnuten
zurückgeführten Reihen von Lager-Kugeln ein die Lager-Kugeln im Lagerbauteil halternder Käfig zugeordnet ist, der
in dem den Kugellaufbahnen der Kolbenstange gegenüber-
•".J
liegenden Bereichen jeweils einen Schlitz aufweist, durch welchen die Lager-Kugeln nur teilweise hindurchtreten
können, während er im Bereich der RüekfOhr-Längsnuten
■ jeweils zur Kolbenstange hin geschlossen ist. Somit ist
■ 5 eine Demontage des Lagerbauteils von der Kolbenstange mög-&iacgr;
' lieh, ohne daß die Kugeln aus dem Lagerbauteil austreten
: können.
' Wenn die Kolbenstange vorspringende Längskeile aufweist,
ist der erfindungsgemäß vorgesehene Lippen-Dichtring vorzugsweise so ausgebildet, daß er einen kreisförmig begrenzten Außendurchmesser aufweist, der größer als der über die
Stirnfläche der Längskeile der Kolbenstange gemessene Durchmesser ist, und an dessen Rand eine an der zylindri
sehen Innenfläche der Aufnahmenut abdichtende umlaufende
elastische Dichtlippe vorgesehen ist, und daß entlang der j der Querschnittsform der Kolbenstange komplementär entsprechend geformten inneren Durchtrittsöffnung eine weitere
ringsum geschlossene und ununterbrochen auf der Außenfläche
der Kolbenstange abdichtende elastische Dichtlippe vorgesehen ist, wobei zwischen den beiden in gleiche Richtung
weisende^ Dichtlippen ein umlaufender, zum Zylinderinnern
hin offener Druckraum gebildet ist, dessen zwischen der äußeren und der inneren Dichtlippe gemessene radiale Abmes
sungen in den den Längskeilen der Kolbenstange zugeordneten
Bereichen geringer als in den in Umfangsrichtung dazwischenliegenden Bereichen sind.
Wenn die Kolbenstange dagegen mit einer Anzahl von die Ku£tllaufbahnen bildenden Längsnuten versehen ist, wird der
Lippen-Dichtring so ausgebildet, daß er einen kreisförmig begrenzten Außendurchmesser aufweist, der größer als der
Maximal-Durchmesser der Kolbenstange ist, und an dessen
Rand eine an der zylindrischen Innenfläche der Aufnahmenut abdichtende umlaufende elastische Dichtlippe vorgesehen
ist, und entlang der ä&r -Suerachnittsfora der Kolbenstange
komplementär entsprechend geformten inneren Durchtrittsöff-
nung ist eine weitere ringsum geschlossen und ununterbrochen
auf der Außenfläche der Roibenstange abdichtende elastische Oichtlippe vorgesehen, wobei zwischen den beiden
in gleiche Richtung weisenden Dichtlippen ein umlaufender, zum Zylinderinnern hin offener Druckraum gebildet ist,
dessen zwischen der äußereA und der inneren Dichtlippe gemessene radiale Abmessungen in den den Längsnuten der
Kolbenstange zugeordneten Bereichen großer als in den in Uriifangsriciituny dazwischenliegenden Bereichen sind.
Die Erfindung ist in der folgenden Beschreibung zweier Ausführungsbeispiele
in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert, und zwar zeigt:
Fig. 1 einen Langsmittelschnitt durch ein erstes
Ausführungsbeispiel einer als Pneumatikzylinder ausgebildeten Kolben-Zylinder-Einheit,
deren Kolbenstange in der erfindungsgemäßen Weise gegen Verdrehung gesichert ist;
Fig* 2 eine Schnittansicht., gesehen in Richtung
der Pfeile 2-2 in Fig. 1;
Fig. 3 eine Draufsicht auf den zur Abdichtung der
Kolbenstange vorgesehenen Lippen-Dichtring, gesehen in Richtung des Pfeil" 3 in Fig. 4;
Fig. 4 eine Schnittansicht des Lippen-Dichtrings,
gesehen in Richtung der Pfeile 4-4 in Fig.
3;
Fig. 5 ein vergrößertes Detail des in Fig. 1
innerhalb des strichpunktierten Kreises 5 gelegenen Teils der Kolben-Zylinder-Sin-
heit;
Fig. 6 einen Längsmittelschnitt durch ein zweites
Ausführungsbeispiel einer als Pneumatikzylinder ausgebildeten Kolben-Zylinder-Einheit,
deren Kolbenstange in der erfindungsgemäßen Weise gegen Verdrehung
gesichert ist;
Fig. 7 eine Schnittansicht, gesehen in Richtung der Pfeile 7-7 in Figur 6;
Fig. 8 eine Draufsicht auf den zur Abdichtung der
Kolbenstange vorgesehenen Lippen-Dichtring, gesehen in Richtung des Pfeils 8 in Figur
9;
Fig. 9 eine Schnittansicht des Lippen-Dichtrings, gesehen in Richtung der Pfeile 9-9 in Figur
8; und
Fig. 10 ein vergrößertes Detail des in Figur 6
innerhalb des strichpunktierten Kreises gelegenen Teils der Kolben-Zylinder-Einheit.
bezeichnete Kolben-Zylinder-Einheit ist ein mit Druckluft
als Arbeitsmedium beaufschlagbarer doppelt wirkender Pneumatikzylinder mit Endlagendämpfung, der bezüglich seines
grundlegenden Aufbaus bekannten Pneumatikzylinder dieser
Art entspricht, so daß sein Aufbau insoweit nicht im einzelnen beschrieben werden muß, zumal die erfindungsgemäß
angestrebte Sicherung gegen Verdrehung seiner Kolbenstange auch bei anderen Bauarten, z.B. einfach wirkenden und
ungedämpften Pneumatikzylindern ebenso wie bei durch eine
Kolben-Zylinder-Einheiten in gleicher Weise verwirklichbar ist.
Die Kolben-Zylinder-Einheit 10 weist also den eigentlichen, an einem Ende durch einen geschlossenen Zylinderdeckel 14
und am anderen Ende durch einen mit einer im Querschnitt kreisförmigen mitti-gers Burchijangsöffnung IS für fie Kolben
stange 12 versehenen Zylinderdeckel IS verschlossenen
Zylinder 20 auf. In dsr zylindrischen Bohrung 22 das Z>jl--:wders ist ein die Bohrung in zwei großenveränderliche
Arbeitsräume 24, 24' unterteilender und an der die Bohrung ba.. ranzenden Innenwand abdichtender Kolben 26 verschisblich
gelagert. Der aus mehreren, nicht is einzelnen beschriebe- H
nen Teilen zusammengebaute Kolben 26 wird mittig vom im
Durcbffiv^ar verringerten zylindrischen inneren Ende 28 der
Kolbenstange 12 durchsetzt und durch eine auf das freie Ende aufgeschraubte Hülse 30 am Kclbenstangen-Ende
gehalten.
Die in den Zylinderdeckeln 14 und IS vorgesehenen Druckluft-Anschlüsse 32, 34 sind in Fig. 1 nur gestrichelt angedeutet.
Die Kolbenstange 12 weist in dem an den im Durchmesser verringerten, zylindrischen Endabschnitt 28 anschließenden
Bereich 36 - abweichend von der üblichen Kreisquerschnittsform - den in Fig. 2 erkennbaren Querschnitt auf, bei dem
von einem grundsätzlich kreisförmigen Grundquerschnitt jeweils um 120° in Umfangsrichtung zueinander versetzt
Längskeile 38 radial vortreten, die in abgerundet in den kreisquerschnittsförmigen Wellenbereich übergehenden Obergangsbereichen 40 Kugellaufbahnen für Reihen von Lager-
Reihe auf jeder Seite jedes Längskeiles liegt. Andererseits {
läuft jede Kugel-Reihe in je einer Längsnut·, 44 in einem ';
Umgebenden Lagerbauteii 46, weichest zentriert im Zylinder- &Iacgr;
deckel 18 gehaltert und mit dem Zylinderdeckel gegen ;,
erfolgt * im gezeigten Fall - mit Befestigungsschrauben 48, i
•· 1 rf ·
von denen in Fig. 1 lediglich eine gezeigt ist, und die gleichzeitig auch dazu dienen, die Kolben-Zylinder-Einheit
10 insgesamt in einer Durchgangsbohrung 50 in einer Texl einer größeren Konstruktion bildenden Halterungsplatte 52
zu befestigen, von der in Fig. 1 nur ein - strichpunktiert schraffierter - Teilbereich dargestellt ist,,
In Fig. 1 ist die Kolbenstange 12 in <lor g&nz in die
Eolfeen-Zyliniier-Einheit IC zurückgezogener Stellung
gezeigt, in welcher der Arbeitsrexm 24 seine maximale urd
der Arbeitsraum 24' seine minimale Größe hat. Die Länge des ütit deti Längskeiicoi 38 versehenen Abschnitts 36 der Kolbenstange
12 is*- so gewählt- daß er sich noch durch den Lag^rbauteil
46 hindurch erstreckt und «tn dem in Fig. 1 links gelegenen Ende etwas aus des Laaerbauteil 46 austritt. An
den Abschnitt 36 schließt sich außen dann noch ein zylindrischer Kolbenstangen-Abschnitt 54 an, auf dem ein von der
Kolbenstange 12 je nach Beaufschlagung der Arbeitsräume 24, 24' mit Druckluft hin bzw. her zu bewegender - nicht
gezeigter - Bauteil montierbar ist, von dem angenommen sei, daß er seine relative Drehstellung in bezug auf d,-.e Längsmittelachse
der Kolben-Zylinder-Einheit 10 nicht ändern darf, weil er beispielsweise vorspringende Zapfen haben
möge, die in der ganz ausgefahrenen Endstellung der Kolbenstange 12 in zugeordneten passenden Bohrungen eingreifen
müssen.
Die Drehsicherung der Kolbenstange 12 erfolgt also durch die die Längskeile 38 seitlich abstützenden und ihrerseits
in den Längsnuten 44 im Lagerbauteil 46 abgestützten Kugel-Reihen. Beim Arbeitshub rollen die Lager-Kugeln 42 auf den
zugeordneten Laufbahnen des Abschnitts 36 und des Lagerbauteils 46 ab und ändern somit auch ihre Lage in Längsrichtung. Um dies zu ermöglichen und die Kugeln trotzdem über
die gesamte Länge des Lagerbauteils 46 zum Tragen zu bringen, sind 2U den im Lagerbauteil 46 gebildeten Laufbahnen
in ümfangsrichtung versetzt tiefere RÜckführ-Langsnuten 56
vorgesehen, die an ihren Enden über nicht gezeigte kreisbogenförmige
Verbindungsabschnitte miteinander in Verbindung stehen, so daß bei der Abrollbewegung an einem Ende
aus dan Längsnuten 44 austretende Lager-Kugeln 42 über den jeweiligen Verbindungsabschnitt in die zugeordnete
Rückführ-Längsnut übertreten iraa in dieser in entgegengesetzter
Rollrichtung zum anderen Ende der Längsnut 44 zurückgeführt werden. Diese Rückführ-Längsnuten 56 sind so
bemessen, daß sie die Lager—Kugeln vollständig aufnehmen, die also in diesen Bereichen nicht auf dem KolJtrvnstangen-Abschnitt
36 abrollen. Ein geeignet ausgebildeter Käfig 58 aus Kunststoff haltert die Lager-Kugeln 42 so, daß sie im
Bereich der Längsnuten 44 teilweise durch jeweils einen dort vorgesehenen Schlitz zu den Kugellaufbahnen auf dem
Kolbenstangen-Abschnitt 36 durchtreten können, während er die tieferen Rückführ-Längsnuten 56 gegen die Kolbenstange
abschließt. Selbst bei vollständig aus dem Lagerbauteil 46 herausgezogener Kolbenstange 12 werden die Lager-Kugeln 42
also durch den Käfig 58 im Lagerbauteil 46 zurückgehalten, so daß also bei der Demontage oder Montage der Kolben-Zylinder-Einheit
10 nicht die Gefahr des Verlusts einzelner Lager-Kugeln 42 besteht. Im bisher beschriebenen Umfang
entspricht die Verdrehsicherung der Kolbenstange 12 den unter der Bezeichnung "Ball Spline" von der Firma THK
Europe GmbH, Düsseldorf gelieferten Linear-Bewegungslagern, welche also eine zentrisch geführte und gegen Verdrehung
gesicherte Bewegung einer Welle in einem Lagerbauteil ermöglicnen,
aber keine axiale Dichtung gegen gasförmige oder flüssig« Druckmittel erlauben.
Um diese bei Anwendung zur Verdrehsicherung einer Kolbenstange
unabdingbare Abdichtung zu gewährleisten, ist erfindungsgemäß die in Fig. 3 und 4 gesondert dargestellte
Lippen-Dichtung 60 in einer umlaufenden, am Nutgrund zylindrischen
Aufnahmenut 62 (Fig. 1 und 5) angeordnet, welche einerseits im Zylinderdeckel 18 und andererseits auf der
Außenfläche des Kolbenstangen-Abschnitts 36 abdichtet.
• · . · ic·
Hierfür weist der Lippen-Dichtring einen äußeren kreisförmigen
und einen inneren entsprechend der Querschnittsform des Kolbenstangen-Abschnitts 36 begrenzten radialen
Abschnitt 64^uSer auf der dem Arbeitsraum 24 der Kolben-
Zylinder-Einheit gegenüberliegenden Seite von einer metallischen Stützscheibe 66 in der Aufnahmenut abgestützt wird
Die Stützscheibe ist zwischen einer Radialfläche des Zylinderdeckels 18 und des Lagerbauteils 46 eingespannt gehaltsn·
Sins sin üu^ersn t/iüf^m'* des r^—icilszi Abschnitts 64 2n—
gesetzte, in Richtung zum Arbeitsraum 24 weisende umlaufende Dichtlippe 68 liegt unter Vorspannung dichtend an dei
Umfangs- oder Bodenfläche der Aufnahmenut 62 und eine der Umrißform der inneren Begrenzung folgende Dichtlippe 70 aui
dem Kolbenstangen-Abschnitt 36 auf. Der aus elastomerem Kunststoff hergestellte Lippen-Dichtring 60 bildet also
einen in Richtung zum Arbeitsraum 24 geöffneten umlaufender Druckraum 72, in welchem sich der jeweils im Druckraum 24
herrschende Druck aufbaut und die Dichtlippen 68, 70 zusätzlich an die zugeordneten Dichtflächen anpreßt. Eine
starke Anpressung der Dichtlippe 70 an den Kolbenstangen-Abschnitt 36 erfolgt aber nur dann, wenn der Arbeitsraum 24
mit Druckluft beaufschlagt wird, d.h. wenn die Kolbenstange ins Innere der Kolben-Zylinder-Einheit zurückgezogen wird.
Die relative Bewegung zwischen dem Abschnitt 36 und der Dichtlippe 70 ist dann aber in Richtung des freien Endes
der Dichtlippe gerichtet, wodurch deren Verschleiß nur relativ gering ist, sofern die Oberfläche des Kolbenstangen-Abschnitts
36 mit hinreichender Glätte ausgeführt ist. Wenn andererseits der Arbeitsraum 24' mit Druckluft
beaufschlagt wird, um die Kolbenstange 12 auszufahren, ist der Druckraum 24 entlüftet, d.h. es herrscht kein die
Dichtlippe 70 mit zusätzlichem Druck auf der Oberfläche der Kolbenstange anliegender Oberdruck. Auch insofern ist ein
vorzeitiger Verschleiß der Dichtlippe nicht zu befürchten.
In den Figuren 6 bis 10 ist eine gegenüber der vorstehend in Verbindung sit den Figuren 1 bis 5 beschriebenen Kolben-
Zylinder-Einheit 10 abgewandelte Kolben-Zylinder-Einheit 10' gezeigt, die sich jedoch nur in bezug auf die - vom
Kreisquerschnitt abweichende - Querschnittsform des den Zylinderdeckel 18 durchsetzenden Längenbereichs der Kolben-
g stange 12 und die daraus resultierende abweichende Anordnung der Kugellaufbahnen auf der Kolbenstange sowie eine
entsprechend geänderte Form des Lippen-Dichtrings von der Kolben-Zylinder-Einheit 10 unterscheidet. Zur Vermeidung &psgr;.
unnötiger Wiederholungen werden daher nachstehend nur die erwähnten Abwandlungen beschrieben, während es im übrigen
genügt, auf die vorausgehende Beschreibung der Kolben-Zylinder-Einheit 10 zu verweisen, zumal funktionell gleiche
Teile der beiden Ausführungsbeispiele in den Zeichnungsfiguren 1 bis 5 einerseits und 6 bis 10 andererseits mit
gleichen Bezugszeichen versehen sind.
Ein wesentlicher Unterschied der Kolben-Zylinder-Einheit 10' im Vergleich zur Kolben-Zylinder-Einheit 10 besteht
darin, daß anstelle der Längskeile 38 der Kolbenstange des ersten Ausführungsbeispiels hier im Querschnitt kreisbogenförmige
konkave Längsnuten 39 (Figur 6 und 7) vorgesehen sindr »eiche die kclbssstsngsnssitigsn Kugcllsuf—
bahnen bilden. Der mit diesen Kugellaufbahnen versehene Längenbereich 36' (Fig. 7) der Kolbenstange 12 hat demgemäß
einen etwas größeren Durchmesser als der Bereich 36 der Kolbenstange 12 der Kolben-Zylinder-Einheit 10. Dementsprechend
hat die auf der Kolbenstange abdichtende Dichtlippe 70'des Lippen-Dichtrings 60 (Figuren 8, 9 und 10)
auch einen der Querschnittsform des Bereichs 36' komplemen-
3Q tär entsprechenden Verlauf.
Im übrigen stimmen die beiden Ausführungsbeispiele 10 und 10' weitgehend überein, wobei die bei der Kolben-Zylinder-Einheit
10 getroffene Ausgestaltung grundsätzlich für die Drehsicherung der Kolbenstange gegen höhere, sie zu verdrehen
suchende Momente geeignet ist, andererseits bei der Ausgestaltung gemäß der Kolben-Zylinder-Einheit 10' der
Lippen-Dichtring 60' eine weniger komplexe und daher in der Herstellung einfachere Form hat.
Claims (7)
1. Druckluftbeaufschlagbare Kolben-Zylinder-Einheit mit
einer Kolbenstange, die zumindest in dem den zugeordneten
Zylinderdeckel durch eine Dichtung gegen den Austritt von Druckluft abgedichtet durchsetzenden Längenbereich einen
vom Kreisquerschnitt abweichenden Querschnitt aufweist, dem ein drehfest mit dem Zylinder verbundener, von der Kolbenstange durchsetzter Lagerbauteil zugeordnet ist, der die
Kolbenstange längsverschieblich, gegen Drehung jedoch gesichert führt,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Kolbenstange (12) in dem den zugeordneten Zylinderdeckel (la) durchsetzenden Bereich (36; 36') Ober den
größten Teil des Umfangs von im Querschnitt kreisbogenförmigen Flächenabschnitten mit gleichem Kreisradius gebil-
det wird, die in gleichmäßigen Winkelabständen von radial
vortretenden oder vertieften, in Längsrichtung verlaufenden
Kugel-Laufbahnen (40; 39) bildenden Abschnitten unterbrochen sind,
dsS auf der kolbenäogewändten Außenseite des ZyJ.inder
deckeis (18) ein von der Kolbenstange (12) durchsetzte&ngr;
Lagerbauteil (46) befestigt ist, der seinerseits in Ausrichtung zu den längsverlaufenden Kugellaufbahnen (40; 39)
Kugellaufbahnen (44) aufweist, wobei in dem zwischen der Außenfläche der Kolbenstange (12) und der 'Zc. .-nflache des
Lagerbauteils (46) bestehenden Zwischenraum Reihen von auf den Kugellaufbahnen {40; 39) der Kolbenstange einerseits
und den Kugellaufbahnen (44) des Lagerbauteils (46) andererseits abrollenden Lager-Kugeln (42) angeordnet sind,
und
daß im Verbindungsbereich zwischen dem Zylinderdeckel (18)
und dem Lagerbauteil (46) in einer die Kolbenstange mit radialem Abstand umgebenden umlaufenden Aufnahmenut (62)
ein Lippen-Dichtring (60) mit einer der Querschnittsfora
•2
der Kolbenstange komplementär entsprechenden Durchtrittsöffnung
vorgesehen ist, dessen Dichtlippen (68; 70; 70') ins Innere der Kolben-Zylinder-Einheit (10; 10') gerichtet
sind.
5
5
2. Kolben-Zylinder-Einheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Kolbenstange (12) mit einer Anzahl von in gleichmäßigen Winkelabständen versetzten, radial vorstehenden
und in Arbeitshubrichtung verlaufenden Längskeilen (38) versehen ist, die jeweils beidseitig im Obergangsbereich
zum anschließenden, im Querschnitt kreisbogenförmigen Flächenabschnitt mit den Kugellaufbahnen (40) versehen
sind, und daß der Lagerbauteil (46) in Ausrichtung zu den Längskeilen mit Längsnuten versehen ist, iis denen die
Kugellaufbahnen (44) des Lagerbauteils ausgebildet sind.
3. Kolben-Zylinder-Einheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenstange (12) mit einer Anzahl von in
gleichmäßigen Winkelabständen versetzten, radial vertief
ten, die Kugellaufbahnen (39) bildenden Längsnuten versehen
ist, denen in entsprechender Winkelversetzung in der Innenfläche des Lagerbauteils (46) dessen Kugellaufbahnen (44)
bildende Längsnuten zugeordnet sind.
4. Kolben-Zylinder-Einheit nach einem der Ansprüche 1 bis
3, dadurch gekennzeichnet, daß in Umfangsrichtung zu den
Kugellaufbahnen versetzt tiefere Rückführ-Längsnuten (56)
in der Innenfläche des Lagerbauteils (46) vorgesehen sind, die an ihren beiden Enden mit den benachbarten Enden der jeweils zugeordneten Kugellaufbahn (44) verbunden sind, so daß die bei einem Hub der Kolbenstange (12) an einem Ende
der zugehörigen Kugellaufbahn im Lagerbauteil (46) ankommenden Lager-Kugeln (42) bei der Fortsetzung der Kolbenstangenbewegung in die RüekfÜhr-Lingsnuten (56) verdrängt und über diese entgegen der Hubrichtung der Kolbenstange
zurückgeführt werden.
• •■j ■ .-■
5. Kolben-Zylinder-Einheit nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß den auf den Kugellaufbahnen (40; 44; 39) abrollenden und den in den Rückführ-Längsnuten (56) zurückgeführten
Reihen von Lager-Kugeln (42) ein die Lager-Kugeln iß; Lagerbautail (4S) halterndsr Käfig {58} zugirdnet ist,
dar in dem den Kugellaufbahnen der Kolbenstange {I2>
gegenüberliegenden Bereich jeweils sinen Schlitz aufweist, durch
welchen die Lager-Kugeln (42) nur teilweise hindurchtreten können, während er im Bereich der Rüekführ-Län~~nuten (56)
j &ngr; .veils zur Kolbenstange (12) hin geschlossen ist.
6. Kolben-Zylinder-Einheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Lippen-Dichtring (60) einen kreisförmig
begrenzten Außendurchmesser aufweist, der größer als der
über die Stirnflächen der Längskeile der Kolbenstange (12)
gemessene Durchmesser ist, und an dessen Rand eine an der zylinderischen Innenfläche der Aufnahmenut (62) abdichtende
umlaufende elastische Dichtlippe (68) vorgesehen ist, und daß entlang der der Querschnittsform der Kolbenstange (12)
komplementär entsprechend geformten inneren Durchtrittsöffnung eine weitere ringsum geschlossene und ununterbrochen
auf der Außenfläche der Kolbenstange abdichtende elastische Dichtlippe (70) vorgesehen ist, wobei zwischen den beiden
in gleiche Richtung weisenden Dichtlippen (68; 70) ein
umlaufender zum Zylinderinnern hin offener Druckraun: (72)
gebildet ist, dessen zwischen der äußeren und der inneren Dichtlippe (68; 70) gemessene radiale Abmessungen in den
den Längskeilen (38) der Kolbenstange zugeordneten Bereichen geringer als in den in ümfangsrichtung
dazwischenliegenden Bereichen sind.
7. Kolben-Zylinder-Einheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Lippen-Dichtring (60') einen kreisförmig
begrenzten Außendurchmesser aufweist, der größer als der
Maximal-Durehmesser der Kolbenstange (12) ist, und an
dessen Rand eine an der zylindrischen Innenfläche der Aufnahmenut (62) abdichtende umlaufende elastische Dichtlippe
: .A
(68) vorgesehen ist, und daß entlang der der Querschnittsform der Kolbenstange (12) komplementär entsprechend
geformten inneren Durchtrittsöffnung eine weitere ringsum
geschlossen und ununterbrochen auf der Außenfläche der Kolbenstange abdichtende elastische Dichtlippj? [70') vorgesehen
ist, wobei zwischen den beiden in gleiche Sichtung weisenden Dichtlippen (68; 70') ein asla-iifE2.-d*r, zum
Sylinderinnem hin offener Druckraum (72) gebildet ist,
dessen zwischen der äußeren und der inneren Dichtlippe
gemessene radiale Abmessungen in den den Längsnuten (39) £sr kolbenstange iZ2) zuoeordneten Bereichen größer als in
den in Umfaaf-^,richtung dazwischenliegenden Bereichen sind.
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