CN102770678A - 具有环形缸和环形活塞的装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有环形缸（1）和同中心地布置在环形缸上的环形活塞（2）的装置，其中，在环形缸（1）与环形活塞（2）之间形成有大致呈环形的压力介质室（3），其中，在对压力介质室（3）施加压力时，环形活塞（2）能相对于环形缸（1）运动。由此出发，给出这种装置的改进的实施方式，这种装置在成本低廉的制造的情况下具有很高的抗疲劳强度和耐久性。为此设置为：环形缸（1）由铝制铸件制成，并且缸工作面（5、6）设有阳极氧化部。

Description

具有环形缸和环形活塞的装置

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1前序部分所述的、具有环形缸和同中心地布置在所述环形缸上的环形活塞的装置。

背景技术

由DE 103 23 953 A1公开了具有环形缸和环形活塞的依据类属的装置。这种类型的装置例如用作用于车辆离合器的操作装置。这种具有环形活塞构件和缸构件的活塞/缸装置的结构允许按照有利方式节约空间地将以这种方式构造的离合器操作缸装设在车辆传动系中。环形结构允许传动装置轴引导穿过环形缸，从而可以节约空间地装设环形缸。

在DE 103 23 953 A1中提出：活塞和缸由板材成型。但在此情况下，问题在于，要保证在活塞与缸之间形成的密封和/或引导面有足够的表面品质。对于板材件而言，进行切削加工是不适合的。因此，在DE 103 23 953 A1中提出：密封和/或引导面设有具备适于功能的表面粗糙度的漆层。

然而所述漆层的缺点在于，所述漆层在制造方面非常昂贵，并且制造工艺也很复杂。漆层在干燥之后极易损伤，尤其是易产生划痕。此外，由板材件制成的用于活塞和缸的操作装置的结构与很高的制造不精确度相联系，这是因为薄壁的板材件容易发生变形。另外，在操作装置后续的运行中由于温度影响也可能在板材件上发生这种变形。

发明内容

因此，本发明所基于的任务在于：提供一种具有环形缸和环形活塞的装置的改进实施方式，所述装置在廉价制造的情况下还具有很高的抗疲劳强度和耐久性。

该任务通过权利要求1中说明的本发明得以解决。从属权利要求给出本发明的有利实施方式。

本发明按照有利方式允许环形活塞由铝制铸件制成，并且允许以适当的设备对其进行相应切削加工。由此，在缸上可以相对廉价地制造出高品质的平滑活塞工作面。按照有利方式，通过应用铝可以对表面进行阳极氧化，从而例如不必涂覆漆层。通过阳极氧化使得表面硬化并且附加地使得表面平滑化。相对于涂漆，阳极氧化的其他优点在于：该工艺在制造中例如通过电解方法可以更快速地实施。尤其是不必等待漆层干燥。所述表面变得更硬并且更耐磨。应用铝制铸件代替板材件的优点是可以减轻重量。

按照有利方式，环形活塞也可以由铝制铸件制成。结合由相同材料（即铝制铸件）制成的环形缸，根据本发明的装置在整个温度范围内具有提高的功能可靠性，这是因为环形缸和环形活塞通过应用统一的材料而具有相同的温度膨胀系数。由此，可以将由温度引起的公差变化降至最低，并且预防了构件可能出现的变形。

根据本发明的装置按照有利方式为气动操作而设。压力介质室相应可以填充压缩空气。

根据本发明的装置尤其适合作为货车（也就是载重车）或者大巴车中车辆离合器的操作装置。

根据本发明的有利改进方案，所有在所述环形活塞与所述环形缸之间起作用的密封和刮擦元件直接固定在所述环形活塞上。这样优点在于，仅环形缸上的工作面关于其表面必须通过阳极氧化得到调质。另一优点是，简化了密封和刮擦元件的装配，这是因为仅须在一个构件（即环形活塞）上执行装配。由此，根据本发明的装置的制造简化地而且更廉价地构造。直接在环形活塞上的固定具有另一优点，即：无需附加的例如中间件或者附加的保持元件。由此，可以更为廉价地制造和装配根据本发明的装置。

根据本发明的有利改进方案，所述环形活塞具有环绕式的、在两个缸工作方向上起作用的刮擦环以作为刮擦元件。通过所述刮擦环防止来自外部环境的颗粒进入所述压力介质室，并且同时防止润滑介质从所述压力介质室流出。因而，所述刮擦环具有有利的双重功能。一方面，所述刮擦环保护缸工作面以防灰尘，灰尘例如在车辆离合器区域中愈发强烈地由于离合器磨损而增多。由此，有效避免缸工作面上不期望的磨损。附加地，所述刮擦环使得压力介质室内所设置的润滑介质（例如油脂）不会流出并且保持在压力介质室中。此外，按照有利方式避免环形活塞与环形缸之间的空气交换，也就是说在环形活塞在环形缸上往复移动时不会出现不期望的泵效应。

根据有利的改进方案，所述刮擦环具有至少一个起双重作用的刮擦唇或者两个刮擦唇的系统。所述刮擦环例如可以呈一种类似于已知的唇式密封环的构件形式地实施，但具有指向两个方向的唇片。按照有利方式，所述刮擦环也可以呈两个唇式密封环的形式地实施，这两个唇式密封环彼此反向定向地布置，从而唇片分别指向该系统的外侧。因此可以说，可以应用两个唇式密封环的“背靠背”布置方式。

根据本发明有利改进方案，所述刮擦环在未装配在所述装置中的状态下具有比所述环形活塞在设置用于布置所述刮擦环的区域中的外直径更大的内直径。这具有的优点在于，所述刮擦环并未紧密贴合环形活塞的装配槽上，而是相对于环形活塞是松动的。由此，将刮擦环与环形活塞之间的摩擦力降至最低。按照有利方式，刮擦环的外直径还可以大于环形缸在用于刮擦环的工作面区域中的内直径。由此，刮擦环在已装配在根据本发明的装置中的状态下承受一定的沿径向向外作用的预紧，刮擦唇通过这种预紧而压向环形缸的工作面。

根据本发明一个有利改进方案，所述刮擦环沿周向具有中断部。弹性插入件设置在所述中断部中。在有利实施方式中，所述插入件具有与刮擦环（例如起双重作用的刮擦唇或者两个刮擦唇的系统）相同的密封断面。由此可以更简单地装配刮擦环，方式为：首先仅将刮擦环布置在环形缸上，然后，将刮擦环在中断部处扩开，并且将插入件插入到中断部中。按照有利方式，所述插入件可以由弹性体材料制成。

根据本发明的有利改进方案，所述环形活塞具有与所述刮擦环隔开间距地布置的、环绕式的密封环以作为密封元件，所述压力介质室通过所述密封环密封，以防压力介质流出。使用这样的独立元件以用于刮擦功能和密封功能的优点在于：与仅用一种材料制成的共同的元件相比，可以更好地根据相应的应用目的优化要使用的材料。于是，刮擦环可以材料适宜地适合于刮除灰尘和刮除润滑介质的功能。密封环可以材料适宜地被设计用于以最佳方式密封压力介质室，从而将泄漏损失降至最低。在此，在外部环境中掉落的灰尘通过刮擦环被有效地保持远离密封环。因而根据本发明的装置尤其适用于灰尘量高的使用地点，例如在车辆摩擦离合器附近。

根据本发明一个有利改进方案，在所述刮擦环与压力介质室之间布置有密封环。因而，所述密封环布置在所述刮擦环的面对所述压力介质室的侧上。

根据本发明的有利改进方案，在所述刮擦环与密封环之间形成环形腔。在所述环形腔中存在润滑介质，例如油脂。通过润滑介质提高根据本发明的装置的使用寿命。按照有利方式，所述环形腔用于安置润滑介质，这样做的优点在于，润滑介质可以在期望的部位处被封装式地安置，为此无需附加结构元件。

根据本发明的有利改进方案，所述装置设计成机动车离合器的离合器促动器。根据另一有利改进方案，在所述环形活塞上布置有用于离合器的、相对于所述环形活塞绕所述环形活塞的纵轴线能转动地支承的操作板。在对压力介质室施加压力时，所述操作板压向离合器，这在相应施加压力情况下促使离合器分离。通过可转动地支承的操作板，根据本发明的装置可以有效地与如下转动运动脱开关联，所述转动运动是由离合器的与操作板保持嵌接的构件执行的。由此，根据本发明的环形缸能够以简单方式固定地装配在机动车的一个构件上。

根据本发明的有利改进方案，所述环形缸在外周边上具有绕所述环形缸纵轴线环绕式的径向的加强肋。通过所述加强肋可以有效地使得由于在缸的整个轴向长度上施加压力而导致的缸扩宽降至最低。由此可以在较长使用寿命内保证环形活塞/环形缸系统的功能和密封性。

根据本发明一个有利改进方案，环绕式的加强肋沿着环形缸的轴向延伸变化。从环形缸后壁出发，所述加强肋之间的间距减小。另选或者附加地可以是，从后壁出发加强肋的宽度增加。这允许加强肋视距后壁的间距而定地相适配地设定尺寸，并且进而在材料需求以及重量较小的情况下有效避免环形缸在任意位置上扩宽。于是，加强肋例如可以在后壁附近更细窄地设置或者彼此设置有较大间距，这是因为在后壁附近由压力施加导致的扩宽风险较低。随着距后壁间距的增加，加强肋可以更宽地设置和/或彼此以较小间距来设置，这是因为在那里由压力施加导致的潜在扩宽效应更强烈地表现。

根据本发明的有利改进方案，所述环形缸的内直径在所述环形缸的纵轴线方向上预定位置处从第一直径扩大到第二直径。

根据本发明的有利改进方案，在从第一直径至第二直径的过渡部上布置有薄片式加强肋，所述薄片式加强肋具有在径向且沿纵轴线走向的方向上的延伸。所述加强肋使得环形缸的结构得到加强。通过薄片式加强肋，局部的应力可以均匀分布在环形缸的材料中，从而即便在材料厚度相对较小的情况下，仍可以实现环形缸的很高的机械负荷能力。按照有利方式，薄片式加强肋可以设置在环形缸的较小的第一直径的整个周边上。

附图说明

下面，结合应用附图的实施例详细阐释本发明。

其中：

图1以剖面图示出根据本发明的装置；以及

图2以剖面图示出刮擦环；以及

图3以透视图示出刮擦环。

在图中，相同附图标记用于彼此相应的元件。

具体实施方式

图1以剖面图示出根据本发明的装置，其中，仅示出该装置的一半，这是因为该装置是对称的而且未示出的另一半被相同地构造。

可以看到具有大致圆柱形的、在中心沿着环形缸1纵轴线L方向贯通的开口28的环形缸1。在环形缸用作为车辆离合器操作装置时，传动装置轴可以引导穿过开口28。环形缸1在开口28的区域内具有第一直径。在过渡区域26中，环形缸的直径扩大为较大的第二直径直至达到壁29。环形壁29例如充当传动装置的定中心凸缘的容纳部。由此，图1所示装置可以快速地经定中心地装配在传动装置上。环形缸1继续在后壁24上延伸。在后壁24的外置法兰区域中，设有固定开口25，通过固定开口25可以将环形缸拧接到传动装置的保持板上。此外，环形缸1在构造为外壁的区域31中又从后壁24向前延伸。由此，环形缸在界定开口28的壁32与外壁31之间形成环形空腔。

此外，可以看到，在从环形缸1的第一内直径到第二内直径的过渡部的区域中设有薄片式加强肋27，这些加强肋27沿着纵轴线L以及还沿径向方向自界定开口28的壁32向外延伸。加强肋27相对细窄构造地实施，其中，两个加强肋之间的间距例如大约可以实施为一个加强肋宽度的三倍。同样在图1中可见，加强肋27具有如下形状，通过该形状，从直径较小的环形缸区域至直径较大的环形缸区域的力传递均匀分布在材料中。

环形活塞2布置在环形缸1上。环形活塞2与环形缸1的侧向壁31、32以及后壁24一起构成压力介质室3，压力介质室3通过压力介质供应开口4可以被加载压力介质，例如压缩空气。操作板9布置在环形缸2上，在对压力介质室3施加压力时，通过操作板9向离合器分离件10施加力。操作板9通过球轴承8和球容纳环7与环形缸2相连。在此，球容纳环7与环形缸2固定相连，例如以压接或者拧接的方式相连接。

在压力介质室3内部，设置有压缩弹簧30。通过压缩弹簧30，环形活塞2在轻微预紧情况下通过操作板9压向离合器分离件10。通过压缩弹簧30，环形活塞2在无压力状态下保持在限定的位置处。

环形缸1具有用于环形活塞2的内工作面5和外工作面6。所有在环形活塞2与环形缸1之间起作用的密封和刮擦元件11、12、13、14、15、16直接固定在环形活塞2上，也就是说没有附加构件（例如中间件或者附加保持元件）地得到固定。在环形缸2的内侧上设置有环形密封件11、12、13、14，环形密封件11、12、13、14与内工作面5接触。在环形缸2的外周边上，在环形缸2的环绕式外槽19中设置有刮擦环15，刮擦环15具有起双重作用的刮擦唇。附加地在环形缸2的环绕式的第二外槽20中布置有唇式密封环16。刮擦环15和唇式密封环16以其相应的密封唇紧贴在环形缸1的外工作面6上。在刮擦环15与唇式密封环16之间构成环形腔33，该环形腔33适合容纳润滑介质（油脂）。

环形缸1和环形活塞2由铝制铸件制成。在环形缸1上，内工作面5还有外工作面6设有阳极氧化部。

在区域31中，环形缸1具有绕环形缸纵轴线L环绕式的径向的加强肋21、22、23、47、48。

图2以横截面图示出刮擦环15的有利实施方式。如所示地，刮擦环15具有刮擦唇17和第二刮擦唇18，刮擦唇17从环形缸1的后壁24向前指向，第二刮擦唇18指向后壁24的方向。

图3以透视图示出刮擦唇15的另一实施方式。刮擦唇15沿周向具有中断部34，其例如呈缝隙形式。插入件35可以插入该中断部34中。插入件35按照有利方式由弹性体材料（例如橡胶）制成。插入件35具有与刮擦环15（尤其是刮擦唇17、18）相同的外密封断面。

Claims (12)

1.具有环形缸（1）和同中心地布置在所述环形缸上的环形活塞（2）的装置，其中，在所述环形缸（1）与所述环形活塞（2）之间形成有大致呈环形的压力介质室（3），其中，在对所述压力介质室（3）施加压力时，所述环形活塞（2）能相对于所述环形缸（1）运动，其特征在于，所述环形缸（1）由铝制铸件制成，并且缸工作面（5、6）设有阳极氧化部。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所有在所述环形活塞（2）与所述环形缸（1）之间起作用的密封和刮擦元件（11、12、13、14、15、16）直接固定在所述环形活塞（2）上。

3.根据前述权利要求中的至少一个所述的装置，其特征在于，所述环形活塞（2）具有环绕式的、在两个缸工作方向上起作用的刮擦环（15）以作为刮擦元件，通过所述刮擦环（15）防止来自外部环境的颗粒进入所述压力介质室（3）中，并且同时防止润滑介质从所述压力介质室（3）中渗出。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述刮擦环（15）具有至少一个起双重作用的刮擦唇（17、18）或者两个刮擦唇（17、18）的系统。

5.根据权利要求3或4所述的装置，其特征在于，所述刮擦环（15）在未装配于所述装置中的状态下具有比所述环形活塞（2）在设置用于布置所述刮擦环（15）的区域（19）中的外直径更大的内直径。

6.根据权利要求3至5中的至少一个所述的装置，其特征在于，所述刮擦环（15）在周向上具有中断部（34），并且弹性插入件（35）布置在所述中断部（34）中。

7.根据前述权利要求中的至少一个所述的装置，其特征在于，所述环形活塞（2）具有与所述刮擦环（15）隔开间距地布置的、环绕式的密封环（16）来作为密封元件，所述压力介质室（3）通过所述密封环（16）密封，以防压力介质流出。

8.根据前述权利要求中的至少一个所述的装置，其特征在于，所述装置构造成用于机动车离合器的离合器促动器。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，在所述环形活塞（2）上布置有用于离合器（10）的、相对于所述环形活塞绕所述环形活塞的纵轴线（L）能转动地支承的操作板（9）。

10.根据前述权利要求中的至少一个所述的装置，其特征在于，所述环形缸（2）在外周边上具有绕所述环形缸的纵轴线（L）环绕式的径向的加强肋（21、22、23、7、48）。

11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述大致呈环形的压力介质室（3）形成于所述环形活塞（2）与所述环形缸（1）的后壁（24）之间，其中，从所述后壁（24）出发，所述加强肋（21、22、23）之间的间距减小和/或所述加强肋（21、22、23）的宽度增加。

12.根据前述权利要求中的至少一个所述的装置，其特征在于，所述环形缸（1）的内直径在所述环形缸（1）的纵轴线（L）方向上预定位置（26）处从第一直径扩大到第二直径，并且在从第一直径过渡至第二直径的过渡部上布置有薄片式加强肋（27），所述薄片式加强肋（27）具有在径向且沿所述纵轴线（L）走向的方向上的延伸。

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