CN103867711A

CN103867711A - 活塞缸单元

Info

Publication number: CN103867711A
Application number: CN201310685752.1A
Authority: CN
Inventors: D.布罗伊尔; G.多恩赫费尔; G.雷普恩; B.舍费尔; T.基德罗夫斯基; S.佐洛耶夫; A.米沙罗夫斯基
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2012-12-17
Filing date: 2013-12-16
Publication date: 2014-06-18
Anticipated expiration: 2033-12-16
Also published as: EP2743492A1; DE102012223334A1; EP2743492B1; CN103867711B

Abstract

本发明涉及一种活塞缸单元（10），其具有在缸（11）的孔（13）中可沿纵轴线（21）往复运动的活塞（15），其中所述缸（11）具有第一侧面，在所述第一侧面上布置有用于润滑所述缸（11）和所述活塞（15）之间的表面的、处于液压压力下的润滑剂，其中在所述活塞（15）的圆周表面（23）上形成至少一个、优选沿纵轴线（21）的方向延伸的纵向凹部（25；25a至25g），所述纵向凹部与在所述缸（11）的第一侧面上的润滑剂连接，其中至少一个纵向凹部（25；25a至25g）与所述缸（11）的另一个与第一侧面对置的第二侧面轴向间隔距离地在所述活塞（15）上在端部区域（27；27a至27c）中终止，并且其中所述缸（11）的第二侧面形成所述活塞（15）的进入到所述缸（11）的孔（13）中的入口区域（28）。

Description

活塞缸单元

技术领域

本发明涉及一种按照权利要求1的前序部分所述的活塞缸单元。

背景技术

文献EP 1 234 975 A2公开了这种类型的活塞缸单元。所公开的活塞缸单元在缸的孔中具有可往复运动的活塞。在所述活塞的圆周表面上具有一系列径向环绕的横向槽以及至少两个沿纵向方向延伸的纵向凹部。所述纵向凹部沿活塞的纵向方向观察轴向地通过两个以相对较小的轴向间距相互布置的横向槽相互隔开。在两个横向槽之间，通过两个在横向槽之间的活塞的相应的几何形状产生有针对性的提高的泄漏损失，从而在缸的一侧的区域中处于高压的润滑剂通过沿活塞的纵向方向产生的流动在纵向凹部中一直被输送到缸的另一侧上的活塞的出口区域。通过这一措施在缸的整个长度上产生所期望的润滑。然而，在此缺点是泄漏损失相对较高。

此外，由文献EP 1 275 864 B1已知借助激光束在活塞滑动表面中掏制切口（Taschen），所述切口用作润滑剂用的封闭的微型压力腔室。此外，通过研磨（Honen）如此构造表面，从而产生由通道构成的网，所述通道随机分布，并且具有随机变化的深度。这种结构同样也会减小摩擦。活塞滑动表面的这种类型的构造制造起来相对成本高昂。

发明内容

从上述现有技术出发，本发明的任务在于，如此进一步改进根据权利要求1的前序部分所述的活塞缸单元，从而在保证润滑特性足够好的情况下使得泄漏损失尽可能地小。根据本发明该任务在具有权利要求1的特征的活塞缸单元中是通过以下措施来解决的，即除了可能出现的泄漏损失外，在活塞的每个运行位置中活塞进入到缸的入口区域都与至少一个纵向凹部的背离缸的第一侧面的端部区域液压分开地布置。换句话说，这意味着至少一个纵向凹部离活塞的进入缸中的入口区域以一定间距地在缸的背离润滑剂供给容器的一侧上终止。在此特别是根据引入到活塞中的力来确定纵向凹部的长度的尺寸。于是通常在活塞上出现横向力，所述横向力导致活塞在缸的孔中产生倾斜。这种倾斜造成了，在活塞和缸中的孔之间的表面压力在圆周上观察大小各不相同。为了避免在具有相对较小的载荷或者说表面压力的区域中发生提高的泄漏，对于这种横向力来说，以下做法是合理的或者说是有利的，即所述长度不到达孔的或者说活塞的具有提高的或者减小的表面压力的区域中。此外，将活塞的或者说缸中的孔的轴向部段如此设计在至少一个纵向凹部的端部和活塞的进入缸中的入口区域之间，从而只出现由制造引起的泄漏损失，所述泄漏损失是由于制造或者说是由于制造的不精确而产生的。因此在活塞和缸之间形成这样一种配合，即尽可能不出现泄漏损失或者说仅出现较小的泄漏损失。特别是在以上提到的区域中与现有技术相反，未设置用于润滑剂导向的附加的纵向凹部或者类似的器件。

根据本发明的活塞缸单元的有利的改进方案在从属权利要求中给出。

在根据本发明的构思的结构上优选的变型方案中规定，至少一个纵向凹部从所述活塞的端面出发，所述端面与润滑剂容器连接。

此外，为了最小化沿低压区域的方向的泄漏损失（涉及润滑剂的压力），本发明此外优选地规定，除了至少一个纵向凹部以及由于制造所形成的表面粗糙度外，所述活塞的布置在所述缸中的圆周表面以及所述缸的与其共同作用的孔的面构造为无凹陷的表面。

此外在本发明的另一种设计方案中规定，为了在活塞或者说孔的圆周上实现尽可能均匀的润滑而设置多个纵向凹部，所述纵向凹部以均匀的角度间隔相互布置。

作为至少一个纵向凹部的有利的宽度，1μm和100μm之间的宽度证明是有利的。优选借助激光束装置产生这类相对较窄的纵向凹部，因为这种激光束装置能达到所需的制造公差。

此外，为了在机械上限定地引导在缸中的活塞，下述做法证明是有利的，即至少一个纵向凹部在所述活塞的轴向部段中最大覆盖所述活塞的圆周表面的20%，在所述活塞的轴向部段中布置有至少一个纵向凹部。

当至少一个纵向凹部（25；25a至25g）的横截面在其轴向长度上变化时，能够在缸中的活塞的轴向长度上影响润滑效果。

特别简单和可理解的是，通过经由槽宽的变化改变横截面来实现这种影响。恰好在改变槽宽时，至少一个纵向凹部的已说明的构造借助激光束装置证明是特别有利的，因为采用激光束装置可以特别简单和精确地产生不同的槽宽。

此外，为了在至少一个纵向凹部的端部区域中使至少一个纵向凹部的润滑作用连续地逐渐消失（ausklingen），在本发明的另一种优选的设计方案中规定，至少一个纵向凹部的深度在所述纵向凹部的端部区域中至少局部地连续减小。

此外，通过在所述活塞中沿其纵向方向布置的供给孔，尤其是以盲孔的形式以及以将所述至少一个纵向凹部与所述供给孔相连接的孔的形式可改进地或者说有针对性地给至少一个纵向凹部提供润滑剂，所述供给孔与缸的侧面液压连接，并且通过所述供给孔提供润滑剂。

本发明的另一种设计方案涉及出现横向力的情况。在这种情况中在本发明的框架中专门地规定，在所述缸的朝向所述入口区域的一侧上，垂直于纵轴线走向的力作用在所述活塞上，通过所述力在所述缸的朝向所述缸的入口区域的端部部段中在区域中在所述活塞和所述缸之间产生相对于所述缸的剩余区域提高的压应力或者说表面压力，并且所述至少一个纵向凹部在所述活塞上与所述区域间隔距离地终止。这种类型的构造用于使泄漏损失最小化。在此，在本发明的框架中根据力和其它的几何尺寸的大小来规定相应提高的压应力或者说表面压力，它们涉及间距，因此被视为是重要的。因此可根据规定例如如下规定提高的压应力或者说表面压力的范围，即具有至少一个压应力或者表面压力，所述压应力或者表面压力为通过所述力提高的压应力或者说表面压力的20%，或者高于它们的平均值。

此外，为了在活塞的所有运行位置中使泄漏损失都保持很小还考虑可能由于制造所造成的结构部件公差，因此在本发明最后一个描述的设计方案中特别优选地规定，在缸中的活塞的所有位置中，在缸的提高压应力或者说表面压力的区域和至少一个纵向凹部的端部区域之间形成至少一个为缸的长度的10%的间距。当然，该数值必要时在实际存在情况的框架内，在个别情况下可提高或者减小。

附图说明

本发明的其它的优点、特征和细节从以下对优选的实施例的说明以及借助附图得出。附图示出：

图1是根据本发明的活塞缸单元的纵截面；

图2至图5分别是在活塞表面中纵向凹部的不同横截面的透视图；

图6至图8分别是纵向凹部的不同出口区域的纵截面；

图9至图11是纵向凹部在其轴向长度上的典型的横截面走向的简化的俯视图；

图12是具有润滑剂供给孔的、变体的缸。

在附图中相同的元件或者具有相同功能的元件用相同的附图标记表示。

具体实施方式

在图1中示出了根据本发明的活塞缸单元10。所述活塞缸单元10包括在实施例中形式为衬套12的、套筒状构造的缸11，所述缸具有柱状的贯通孔13。具有端部区域16的活塞15伸入到所述贯通孔13中。所述端部区域16沿双箭头17的方向往复运动地布置。

所述缸11的端面在背离活塞15的一侧上与处于压力之下的润滑剂容器20作用连接地布置。润滑剂通过润滑剂容器20到达缸11的敞开的贯通孔13中。此外，通过力F示出横向力的方向，所述横向力垂直于活塞15的纵轴线21地作用在活塞15的从缸11中伸出的区域上，并且所述横向力附加于一种力施加作用，这种力使得活塞15在缸中沿双箭头17的方向运动。所述力F引起了，在位于活塞15的朝向所述力F的一侧上的区域22中，在活塞15进入到缸11中的入口区域中在缸11和活塞15之间出现提高的压应力或者说表面压力。在所示出的实施例中这个区域22伸入到贯通孔13的大约三分之一。所述区域22也叫作承载区域，其中由于在活塞15的直径和贯通孔13的直径之间的公差所述力F引起活塞15在贯通孔13中发生倾斜。

根据本发明，活塞15在其外壳表面或者说圆周表面23上具有至少一个、然而尤其是多个以均匀的角度间隔布置的纵向凹部25。所述纵向凹部25从缸15的一个端面26一直延伸到缸11的轴向延伸部的大约中间的区域中，所述端面位于活塞15的朝向润滑剂容器20的一侧上。与活塞15沿双箭头17的方向的运动或者说与活塞15的位置无关，重要的是，在所示出的实施例中所有具有相同的长度的纵向凹部25不会一直延伸到区域22中。

此外，本发明还规定，活塞15的圆周表面23至少从在背离润滑剂容器20一侧上的纵向凹部25的端部区域27直到活塞15进入到缸11中的形成低压区域的入口区域28、除了因制造所引起的表面粗糙度以外都构造为无凹陷的表面。同样，在所述区域中的贯通孔13的表面也尽可能无凹陷地构造。通过圆周表面23和贯通孔12的无凹陷的构造尽可能避免或者说最小化端部区域27和入口区域28之间的泄漏损失，当缸15由于横向力F而产生倾斜时，特别是在与区域22径向对置的一侧上会出现泄漏损失。

在图2至图5中示出了纵向凹部25的不同的横截面形状。因此，根据图2所示的纵向凹部25a具有半圆形的横截面。而图3的纵向凹部25b反之具有三角形的横截面。图4的纵向凹部25c的横截面沟状地构造有两个倾斜布置的侧面。最后，根据图5纵向凹部25d具有矩形的横截面。

纵向凹部25、25a到25d的端部区域27可不同地设计。因此，借助图6可以看出倒圆地设计的端部区域27a。与此相对地，根据图7的端部区域27b具有斜面29，所述斜面从纵向凹部25的底部一直延伸到其上侧面。最后，在根据图8的纵向凹部25中端部区域27c设计为槽深不会减小。

最后，纵向凹部25的槽宽b在其轴向长度上也可不同地设计。在根据图9的纵向凹部25e中纵向凹部25e的宽度b在其整个长度上是相同的。与之相对地，在图10中纵向凹部25f的槽宽b在其轴向长度上是如此不同的，即槽宽b在朝向润滑剂容器20一侧上具有最大的宽度。与之相对地，在图11中的纵向凹部25g的槽宽b沿纵向方向具有如此波动的宽度，即在纵向凹部25g的中间区域中形成一种具有最小宽度的腰部（Taille）。除了通过活塞15的朝向润滑剂容器20的端面26给纵向凹部25、25a到25g提供润滑剂以外，根据图12本发明还可以规定，活塞15例如具有在纵轴21中延伸的，从端面26开始的并且形式为盲孔的供给孔30。通过供给孔30和从供给孔30开始的横向孔31，所述纵向凹部25、25a到25g在其轴向长度上观察是对准的，并且附加地设有润滑剂。在这种情况中也可以如下地规定，即通过多个横孔21给纵向凹部25、25a到25g提供润滑剂。

如此程度描述的纵向凹部25、25a到25g具有1μm和100μm之间的宽度，并且优选地通过激光束装置或者说借助激光束产生。

根据本发明的活塞缸单元10可在不偏离本发明的构思的情况下以多种方式和方法进行变体或改型。所述活塞缸单元优选地可用在汽车产品中，特别是用在泵中、阀门中或者类似的结构部件中，但是并不局限于这些应用。

Claims

1.活塞缸单元（10），其具有在缸（11）的孔（13）中可沿纵轴线（21）往复运动的活塞（15），其中所述缸（11）具有第一侧面，在所述第一侧面上布置有用于润滑所述缸（11）和所述活塞（15）之间的表面的、处于液压压力下的润滑剂，其中在所述活塞（15）的圆周表面（23）上形成至少一个、优选沿纵轴线（21）的方向延伸的纵向凹部（25；25a至25g），所述纵向凹部与在所述缸（11）的第一侧面上的润滑剂连接，其中至少一个纵向凹部（25；25a至25g）与所述缸（11）的另一个与第一侧面对置的第二侧面轴向间隔距离地在所述活塞（15）上在端部区域（27；27a至27c）中终止，并且其中所述缸（11）的第二侧面形成所述活塞（15）的进入到所述缸（11）的孔（13）中的入口区域（28），其特征在于，除了可能出现的泄漏损失外，所述入口区域（28）在所述活塞（15）的每个运行位置中都与至少一个纵向凹部（25；25a至25g）的背离所述缸（11）的第一侧面的端部区域（27；27a至27c）液压分开地布置。

2.按照权利要求1所述的活塞缸单元，其特征在于，所述至少一个纵向凹部（25；25a至25e）从所述活塞（15）的端面（26）出发，所述端面与润滑剂容器（20）连接。

3.按照权利要求1或2所述的活塞缸单元，其特征在于，除了所述至少一个纵向凹部（25；25a至25g）以及由于制造所引起的表面粗糙度外，所述活塞（15）的布置在所述缸（11）中的圆周表面（23）以及所述缸（11）的孔（13）的与其共同作用的面构造为无凹陷的表面。

4.按照权利要求1至3中任一项所述的活塞缸单元，其特征在于，设置多个纵向凹部（25；25a至25g），所述纵向凹部相互以均匀的角度间隔进行布置。

5.按照权利要求1至4中任一项所述的活塞缸单元，其特征在于，所述至少一个纵向凹部（25；25a至25g）以槽的形式构造，并且具有1μm和100μm之间的槽宽（b）；并且所述至少一个纵向凹部（25；25a至25g）优选通过激光束产生。

6.按照权利要求1至5中任一项所述的活塞缸单元，其特征在于，所述至少一个纵向凹部（25；25a至25g）在所述活塞（15）的轴向部段中最多覆盖所述活塞（15）的圆周表面（23）的20%，在所述活塞的轴向部段中布置有至少一个纵向凹部（25；25a至25g）。

7.按照权利要求1至6中任一项所述的活塞缸单元，其特征在于，所述至少一个纵向凹部（25；25a至25g）的横截面在其轴向长度上是变化的。

8.按照权利要求7所述的活塞缸单元，其特征在于，所述至少一个纵向凹部（25；25a至25g）的横截面的变化是通过槽宽（b）的改变来实现的。

9.按照权利要求7或8所述的活塞缸单元，其特征在于，所述至少一个纵向凹部（25）的深度在所述纵向凹部（25）的端部区域（27a；27b）中至少局部地连续减小。

10.按照权利要求1至9中任一项所述的活塞缸单元，其特征在于，所述至少一个纵向凹部（25；25a至25g）通过在所述活塞（15）中沿其纵向方向布置的供给孔（30），尤其是以盲孔的形式以及以将所述至少一个纵向凹部（25；25a至25g）与所述供给孔（30）相连接的孔（31）的形式液压地与所述缸（11）的和润滑剂相连接的一侧连接。

11.按照权利要求1至10中任一项所述的活塞缸单元，其特征在于，在所述缸（11）的朝向所述入口区域（28）的一侧上，垂直于纵轴线（21）走向的力（F）作用在所述活塞（15）上，从而通过所述力（F）在所述缸（11）的朝向所述缸（11）的入口区域（28）的端部部段中在区域（22）中在所述活塞（15）和所述缸（11）之间产生相对于所述缸（11）的剩余区域提高的压应力或者说表面压力，并且所述至少一个纵向凹部（25；25a至25g）在所述活塞（15）上与所述区域（22）间隔距离地终止。

12.按照权利要求11所述的活塞缸单元，其特征在于，在所述缸（11）的区域（22）和所述至少一个纵向凹部（25；25a至25g）的端部区域（27；27a至27c）之间，在所述缸（11）中的活塞（15）的所有位置中形成至少一个为所述缸（11）的长度的10%的间距。