DE4107375C2 - Zylinderrohr für einen Arbeitszylinder - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Zylinderrohr für einen Arbeitszy­ linder.

Aus der CH-PS 235 688 geht ein als Bremszylinder ausgeführter Arbeitszylinder hervor, der ein dem Zylinderrohr die notwen­ dige Steifigkeit vermittelndes und daher als Versteifungsteil bezeichenbares rohrförmiges Teil aufweist. Dieses aus Elek­ tronguß bestehende Versteifungsteil ist innen von einer als rohrförmiges inneres Kunststoffteil bezeichenbaren Kunst­ stoffschicht ausgekleidet, die mit der Wand des Versteifungs­ teils innig verbunden ist.

Eine ähnliches Zylinderrohr wird in der Beschreibungseinlei­ tung der DE-AS 16 52 138 beschrieben. Dort ist vorgeschlagen, die Metalloberfläche rauh und mit Vertiefungen auszubilden, damit die innen angeformte Kunststoffschicht innig an der Me­ talloberfläche haftet.

Schließlich ist es aus der DE-PS 8 32 679 bekannt, aufeinander gleitende Flächen im Lagerbau dadurch zur Verfügung zu stel­ len, daß eine rauhe, mit Vertiefungen versehene Metallober­ fläche mit einem Kunstharzüberzug versehen wird.

Ist ein Zylinderrohr nach dem Vorbild der CH-PS 235 688 innen mit einer rohrförmigen Kunststoffschicht versehen, läßt sich ein reibungsarmes Gleiten des zugeordneten Kolbens bei gleichzeitiger Reduzierung der Korrosionsanfälligkeit gewähr­ leisten. Bei zu hoher Beanspruchung kann jedoch die Gefahr bestehen, daß sich die Kunststoffschicht vom Metallkörper löst, was die Funktionsfähigkeit des betreffenden Arbeitszy­ linders beeinträchtigt. Auch kann die Korrosionsgefahr beim Einsatz in entsprechend aggressiver Umgebung nur durch die Verwendung hochwertiger Metalle, beispielsweise Edelstahl, vollständig ausgeschlossen werden, was jedoch relativ hohe Fertigungskosten zur Folge hat.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Zylinder­ rohr für einen Arbeitszylinder zu schaffen, das bei hoher Steifigkeit und geringem Gewicht über eine hohe Korrosionsbe­ ständigkeit verfügt.

Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Zylinderrohr für einen Arbeitszylinder, welches ein rohrförmiges Versteifungsteil aufweist, das über eine Mehrzahl radial durchgehender Durch­ brechungen verfügt und das zwischen einem rohrförmigen inne­ ren Kunststoffteil und einem rohrförmigen äußeren Kunststoff­ teil eingebettet ist, wobei die beiden Kunststoffteile unter­ einander über sich formschlüssig durch die Durchbrechungen hindurcherstreckende Verbindungsvorsprünge einstückig mitein­ ander verbunden sind.

Auf diese Weise ist das Versteifungsteil sowohl am Innenum­ fang als auch am Außenumfang mit einer Kunststofflage verse­ hen, so daß ein wirksamer Korrosionsschutz vorliegt. Gleich­ zeitig sind sämtliche Bestandteile des Zylinderrohres fest und Dauerhaft zu einer Einheit zusammengefaßt, so daß auch bei hoher Beanspruchung kaum mehr die Gefahr besteht, daß sich das als Führungsfläche für einen Kolben verwendbare in­ nere Kunststoffteil vom Versteifungsteil ablöst. Die die Durchbrechungen stegartig durchsetzenden Verbindungsvorsprün­ ge gewährleisten zum einen durch die integrale Verbindung ei­ nen sicheren diametralen Zusammenhalt der beiden Kunststoff­ teile und bewirken ferner durch ihr formschlüssiges Zusammen­ wirken mit den Durchbrechungen des Versteifungsteils eine si­ chere Verbindung mit dem Versteifungsteil in dessen axialer Richtung. Mit dem erfindungsgemäßen Aufbau läßt sich zudem ein Zylinderrohr mit günstigem Gewicht realisieren.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Un­ teransprüchen hervor.

Das Versteifungsteil läßt sich besonders kostengünstig reali­ sieren, wenn es als gelochtes Versteifungsrohr ausgebildet ist. Dabei kann auf ein im Ursprungszustand durchbrechungslo­ ses Versteifungsrohr zurückgegriffen werden, das nachträglich gelocht wird.

Vorteilhaft sind weiterhin Versteifungsteile mit rohr- oder hülsenartig geformtem Netz- oder Gitteraufbau. Auch eine Aus­ führung des Versteifungsteils als Maschen- oder Flechtwerk oder als Gewebeteil wäre möglich. Hierbei können die Durch­ brechungen praktisch spanlos erzeugt werden, beispielsweise durch Flechten oder Knüpfen, wobei sich als Material für das Versteifungsteil ein Drahtmaterial anbietet.

Sehr gute Festigkeitswerte lassen sich erzielen, wenn das Versteifungsteil aus Metall besteht. Gleichwohl wäre auch ein als Kunststoffteil ausgeführtes Versteifungsteil möglich.

Die Herstellung des Zylinderrohres erfolgt zweckmäßigerweise in einem einzigen Extrudiervorgang, weshalb man das aus den drei rohrförmig gestalteten Lagen bestehende Zylinderrohr auch als Extrudierschichtteil bezeichnen kann.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand in der Zeichnung abge­ bildeter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Im einzelnen zeigen:

Fig. 1 eine erste Bauform des erfindungsgemäßen Zy­ linderrohres in perspektivischer Darstellung und teilweise aufgebrochen, um den Schichtauf­ bau zu verdeutlichen,

Fig. 2 und 3 Abwicklungen in Draufsicht von gitter- bzw. netz- oder maschenförmigen Versteifungsteilen, und

Fig. 4 das Versteifungsteil aus Fig. 2 im Gebrauchs­ zustand ohne die zugehörigen Kunststoffteile.

Die beispielhaft beschriebenen Zylinderrohre sind zum Einsatz bei Arbeitszylindern bestimmt. Hierbei hat ihre zylindrische Innenfläche 1 die Aufgabe, als Führungsfläche für einen im Zylinderrohr axial hin und her bewegbaren Kolben zu dienen. Der Kolben ist in der Zeichnung nicht abgebildet.

Allen Ausführungsbeispielen ist gemeinsam ein inneres rohr­ förmiges Kunststoffteil 2, dessen Innenumfang die oben er­ wähnte Innenfläche 1 aufweist. Die Querschnittsform des vom Kunststoffteil 2 begrenzten Rohrraumes, die von der Kontur der Innenfläche 1 bestimmt ist, kann nach Bedarf ausgestaltet sein. Bei den abgebildeten Ausführungsbeispielen ist sie kreisförmig und das innere Kunststoffteil 2 hat eine kreiszy­ lindrische Grundstruktur.

Am Außenumfang, d. h. im Bereich der äußeren Mantelfläche, verfügt das jeweilige innere Kunststoffteil 2 über mehrere nach radial außen vorspringende, bei den Ausführungsformen als Radialvorsprünge ausgebildete Verbindungsvorsprünge 3. Diese sind zweckmäßigerweise über den Außenumfang 4 des rohr­ förmigen Kunststoffteiles 2 verteilt angeordnet. Ein besonde­ res Merkmal besteht darin, daß die Verbindungsvorsprünge 3 einstückig mit dem inneren Kunststoffteil 2 ausgebildet sind.

Das innere Kunststoffteil 2 ist im Bereich des Außenumfanges 4 zur Verstärkung oder Versteifung von einem eine ebenfalls rohrförmige Gestalt aufweisenden Versteifungsteil 5 umschlos­ sen. Bei den beispielsgemäßen kreiszylindrischen Zylinderroh­ ren sind das innere Kunststoffteil 2 und das es umgebende Versteifungsteil 5 koaxial zueinander angeordnet. Das Ver­ steifungsteil 5 enthält eine hinsichtlich ihrer Anzahl vor­ zugsweise der Anzahl der Verbindungsvorsprünge 3 entsprechen­ de Anzahl radial durchgehender Durchbrechungen 6. Jeder einer solchen Durchbrechungen 6 zugeordnete Verbindungsvorsprung 3 ragt in die zugehörige Durchbrechung 6 hinein, wobei zwischen den Rändern der Durchbrechung 6 und dem Umfang des jeweils eintauchenden Verbindungsvorsprunges 3 Formschluß vorliegt. Dies bedeutet, daß der Querschnitt der Durchbrechungen 6 im Bereich der Verbindungsvorsprünge 3 von deren Kunststoffmate­ rial vorzugsweise vollständig ausgefüllt ist.

In den neben den Durchbrechungen 6 und Verbindungsvorsprüngen 3 angeordneten Bereichen liegt das Versteifungsteil 5 am Au­ ßenumfang 4 des inneren Kunststoffteils 2 an. In den Berühr­ bereichen liegt vorzugsweise eine haftende Verbindung vor.

Das rohrförmige Versteifungsteil 5 ist auch außen, im Bereich des Außenumfanges 8, von einem rohrförmig ausgestalteten äu­ ßeren Kunststoffteil 9 umgeben. Dieses ist beim Ausführungs­ beispiel koaxial zu den übrigen rohrförmigen Teilen angeord­ net. Es ergibt sich auf diese Weise in Radialrichtung des Zy­ linderrohres ein Schichtaufbau, wobei sich die Rohrwand 10 aus drei radial aufeinanderliegenden Schichten bzw. Lagen zu­ sammensetzt.

Das äußere Kunststoffteil 9 ist einstückig mit dem inneren Kunststoffteil 2 ausgebildet. Die Verbindung beider Kunst­ stoffteile 2, 9 erfolgt mittels der Verbindungsvorsprünge 3, die sich durch die Durchbrechungen 6 hindurch zwischen beiden Kunststoffteilen 2, 9 erstrecken und an diese beiden einstüc­ kig angeformt sind.

Das Zylinderrohr läßt sich besonders einfach und kostengün­ stig im Rahmen eines gemeinsamen Extrudierens der Kunststoff­ teile und des Versteifungsteiles herstellen.

Dabei resultieren die beiden rohrartigen Kunststoffteile 2, 9 aus einer durch die Durchbrechungen 6 hindurchgetretenen Kunststoffmasse. Insgesamt ergibt sich somit ein Zylinder­ rohr, das praktisch ein einstückiges, aus den beiden Kunst­ stoffteilen 2, 9 und den Verbindungsvorsprüngen 3 bestehendes einstückiges Kunststoffrohr umfaßt, in das das röhrenartig oder hülsenartig konturierte Versteifungsteil 5 zur Bewehrung eingebettet ist.

Auf diese Weise ergibt sich ein Zylinderrohr mit einer äu­ ßerst druckfesten und steifen Wand 10 bei geringem Gewicht. Das innere Kunststoffteil bietet eine sich vorzüglich als Führungsfläche eignende Innenfläche 1 mit geringem Reibungs­ koeffizienten und ohne Korrosionsgefahr. Infolge des Schicht­ aufbaues und bei Herstellung durch Extrudieren kann das Zy­ linderrohr als sogenanntes Extrudierschichtteil bezeichnet werden.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 sind die Verstei­ fungsteile 5 tatsächlich als Rohre oder Versteifungsrohre im eigentlichen Sinne des Begriffes "Rohr" ausgebildet. Es han­ delt sich um einen hülsenförmigen, relativ starren Körper, der gelocht ist. Die Löcher bilden die Durchbrechungen und können beispielsweise eingestanzt sein. Vorzugsweise ist hierbei der Anteil der Lochfläche erheblich geringer als der Anteil der verbleibenden Umfangsfläche, so daß das Verstei­ fungsteil 5 relativ starr ist. Es bietet sich insbesondere in diesem Falle an, das Versteifungsteil 5 als metallisches Rohrteil auszubilden.

Unter dem Begriff des rohrförmigen Versteifungsteils sollen auch solche Strukturen verstanden werden, die man allgemein vielleicht nicht als Rohr bezeichnet, die jedoch zu einem insgesamt rohrförmig konturierten Gebilde geformt sind. Der­ artige Versteifungsteile 5', 5" sind in den Fig. 2 und 3 ohne die zugehörigen Kunststoffteile und in abgewickelter Darstellungsweise in Draufsicht abgebildet. Zusätzlich ist in Fig. 4 das in Fig. 2 abgebildete Versteifungsteil 5' schema­ tisch in seiner bei dem erfindungsgemäßen Zylinderrohr einge­ setzten Hohlzylinderform dargestellt.

Das Versteifungsteil 5, 5' gemäß Fig. 2 und 4 ist gitterartig ausgebildet und besteht aus einzelnen quer zueinander verlau­ fenden drahtförmigen Abschnitten 14, 14'. Insgesamt ist das Versteifungsteil 5, 5' hier vorzugsweise aus Drahtmaterial aufgebaut, wobei vor allem Metalldraht zur Anwendung kommt. Die drahtförmigen Abschnitte 14, 14' können an den Kreuzungs­ punkten 15 einstückig aneinander angeformt sein oder aber durch Vernetzung miteinander verbunden sein. Es kann sich al­ so bei dem Verbindungsteil 5 beispielsweise auch um ein Ma­ schen- oder Flechtteil handeln.

Das Versteifungsteil 5, 5" gemäß Fig. 3 ist netzartig ausge­ bildet, wobei auch hier die einzelnen Netzelemente durch formschlüssiges Verknüpfen einzelner draht- oder fadenförmi­ ger Teile oder infolge einstückiger Ausgestaltung miteinander verbunden sein können.

Gegenüber der Ausführungsform der Fig. 1 haben diese Varian­ ten eine erhebliche größere Durchbrechungsdichte zu verzeich­ nen. Die einzelnen Durchbrechungen 6 werden von den Gitter- bzw. Netzzwischenräumen gebildet, die voneinander lediglich durch die draht- oder fadenförmigen Abschnitte getrennt sind. Die Eigensteifigkeit derartiger Versteifungsteile 5', 5" dürfte etwas geringer sein als diejenige der mit größeren Zwischenflächen zwischen den Durchbrechungen 6 ausgestalteten Variante der Fig. 1, durch den Verbund mit den vorhandenen Kunststoffteilen ergibt sich jedoch dennoch eine insgesamt sehr hohe Rohrsteifigkeit. Zweckmäßigerweise wird man bei den Varianten gemäß Fig. 2 bis 4 Metallnetze oder Metallgitter od. dgl. einsetzen, obwohl hier, wie auch bei allen anderen Ausführungsbeispielen, als Material für das Versteifungsteil 5 durchaus auch Kunststoff und insbesondere glasfaserver­ stärkter Kunststoff verwendet werden kann. Dabei muß jedoch gewährleistet sein, daß die Steifigkeit oder Festigkeit des Versteifungsteils auch in diesem Falle höher ist als diejeni­ ge des zugehörigen inneren bzw. äußeren Kunststoffteils 2, 9 z. B. durch Verwendung härteren Materials.

Bei einem weiteren nicht dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Versteifungsteil als Gewebeteil mit feinen, von Kunststoff durchdrungenen Durchbrechungen ausgebildet.

Als Metall für die Versteifungsteile kommt vor allem Stahl, insbesondere Edelstahl zur Anwendung.

Um gleichmäßige Festigkeit des Zylinderrohres zu gewährlei­ sten, ist es zweckmäßig, Versteifungsteile 5 zu verwenden, deren vorhandene Mehrzahl von Durchbrechungen gleichmäßig über den Rohrumfang verteilt ist. Bei Verwendung eines Ver­ steifungsrohres im Sinne der Fig. 1 sind insbesondere mehre­ re, sich in Rohrlängsrichtung erstreckende Lochreihen in Um­ fangsrichtung über den Rohrumfang verteilt angeordnet, wobei die Löcher bzw. Durchbrechungen 6 einander in Umfangsrichtung jeweils unmittelbar benachbarter Lochreihe vorzugsweise auf Lücke gesetzt sind.

Mit dem beschriebenen Zwei-Stoff-Zylinderrohr ergeben sich bei kostengünstiger Herstellung und Reduzierung des Gewichts praktisch keine Einbußen hinsichtlich Innendruckbelastbarkeit und Steifigkeit gegenüber reinen Metallausführungen. Auch große Zylinderrohrlängen sind deshalb möglich. Das Zylinder­ rohr läßt sich quasi endlos herstellen und hernach in be­ darfsgerechte Längen erlegen.

Claims (9)

1. Zylinderrohr für einen Arbeitszylinder, mit einem rohrför­ migen Versteifungsteil (5), das über eine Mehrzahl radial durchgehender Durchbrechungen (6) verfügt und das zwischen einem rohrförmigen inneren Kunststoffteil (2) und einem rohr­ förmigen äußeren Kunststoffteil (9) eingebettet ist, wobei die beiden Kunststoffteile (2, 9) untereinander über sich formschlüssig durch die Durchbrechungen (6) hindurcherstrec­ kende Verbindungsvorsprünge (3) einstückig miteinander ver­ bunden sind.

2. Zylinderrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Versteifungsteil (5) ein gelochtes Versteifungsrohr ist.

3. Zylinderrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Versteifungsteil (5) netzartig oder gitterartig ausgebil­ det ist.

4. Zylinderrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Versteifungsteil (5) ein Maschen- oder Flecht- oder Gewe­ beteil (5) ist.

5. Zylinderrohr nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeich­ net, daß das Versteifungsteil (5) aus Draht besteht.

6. Zylinderrohr nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Versteifungsteil (5) ein Metallteil ist.

7. Zylinderrohr nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Versteifungsteil (5) ein Kunststoffteil ist.

8. Zylinderrohr nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die rohrförmigen Teile einander koaxial um­ schließend angeordnet sind.

9. Zylinderrohr nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß es ein Extrudierschichtteil ist.