DE10052665A1 - Kolbenspeicher für eine Druckmittel-Betätigungsvorrichtung - Google Patents

Abstract

Ein Kolbenspeicher (1) mit einem in einem Gehäuse (2) längs verschieblichen Trennkolben (3) hat einen in einer Nut (8) des Gehäuses (2) angeordneten Dichtring (9). In Grundstellung des Kolbenspeichers (1) wird der Trennkolben (3) gegen den Dichtring (9) vorgespannt. Der Trennkolben (3) und der Dichtring (9) weisen Dichtflächen (10, 11) zur Abdichtung einer Gasseite (4) von einer Fluidseite (5) auf. Der Kolbenspeicher (1) hat hierdurch eine besonders geringe Leckage.

Description

Die Erfindung betrifft einen Kolbenspeicher für eine Druckmittel-Betätigungsvorrichtung mit einem innerhalb eines Gehäuses verfahrbaren Trennkolben mit einer Fluidseite zur Speicherung des Druckmittels der Druck­ mittel-Betätigungsvorrichtung und mit einer Gasseite zur Erzeugung einer vorgesehenen, auf den Trennkolben in Richtung der Fluidseite wirkenden Kraft und mit Dichtmit­ teln zur Trennung der Gasseite von der Fluidseite.

Ein solcher Kolbenspeicher ist beispielsweise aus der EP 0 902 193 A2 bekannt. Der Trennkolben dieses Kolben­ speichers weist als Dichtmittel mehrere gegen das Gehäuse vorgespannte Ringdichtungen auf. Nahe der Fluidseite hat der Trennkolben zudem einen Filz zur Filterung von an­ strömenden Druckmittel. Durch die Filterung soll die Be­ triebssicherheit der Ringdichtungen erhöht und damit dau­ erhaft sichergestellt werden, dass kein Gas an dem Trenn­ kolben vorbei auf die Fluidseite gelangt.

Nachteilig bei diesem Kolbenspeicher ist jedoch, dass die Dichtungswerkstoffe der Ringdichtungen bei tiefen Tempe­ raturen und großen Temperaturschwankungen dazu neigen ih­ re Elastizität zu verlieren und anschließend nicht mehr zuverlässig den Trennkolben gegenüber dem Gehäuse abzu­ dichten zu vermögen.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, einen Kolben­ speicher der eingangs genannten Art so weiterzubilden, dass eine Leckage am Trennkolben weiter verringert wird.

Dieses Problem wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Dichtmittel in zumindest einer Stellung des Trennkol­ bens einander gegenüberstehende, im Wesentlichen quer zur Bewegungsrichtung des Trennkolbens angeordnete und gegen­ einander vorgespannte Dichtflächen aufweisen.

Durch diese Gestaltung lässt sich der Trennkolben bei­ spielsweise in Ruhestellung der Druckmittel-Betätigungs­ vorrichtung in die Stellung bewegen, in der die Dichtflä­ chen gegeneinander vorgespannt sind. Da die Dichtflächen quer zu der Bewegungsrichtung des Trennkolbens angeordnet sind, lässt sich die Vorspannkraft der Dichtflächen ge­ geneinander durch die Druckifferenz zwischen der Gasseite und der Fluidseite einfach festlegen. Bei gegeneinander vorgespannten Dichtflächen wird die Leckage am Trennkol­ ben dank der Erfindung besonders gering gehalten.

Toträume, in denen sich durch Leckage überströmtes Fluid oder Gas sammeln kann, lassen sich gemäß einer vorteil­ haften Weiterbildung der Erfindung einfach vermeiden, wenn die Dichtflächen an den äußeren Umfang des Trennkol­ bens angrenzen.

Die Dichtmittel gestalten sich gemäß einer anderen vor­ teilhaften Weiterbildung der Erfindung besonders kostengünstig, wenn eine der Dichtflächen auf einem elastisch verformbaren Dichtring angeordnet ist. Eine Versprödung oder ein Schrumpfen des Dichtrings bei tiefen Temperatu­ ren oder Temperaturwechseln führt nicht zur Leckage, da die Dichtflächen jederzeit mit der vorgesehenen Kraft ge­ geneinander vorgespannt sind.

Das Gehäuse lässt sich gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung besonders kompakt fertigen, wenn die Nut zur Aufnahme des Dichtrings in dem Trennkol­ ben angeordnet ist. Erschütterungen und Bewegungen des Trennkolbens können jedoch dazu führen, dass der Dich­ tring und damit die Dichtfläche von dem Trennkolben ge­ trennt wird. Ein Lösen der auf dem Trennkolben angeordne­ ten Dichtfläche lässt sich gemäß einer anderen vorteil­ haften Weiterbildung der Erfindung einfach vermeiden, wenn das Gehäuse eine Nut zur Aufnahme des Dichtrings aufweist und wenn der Dichtring in einer Endstellung des Trennkolbens an einer seiner Stirnseiten anliegt.

Der erfindungsgemäße Kolbenspeicher erfordert besonders wenige zu montierende Bauteile, wenn die Dichtflächen je­ weils unmittelbar auf dem Trennkolben und dem Gehäuse an­ geordnet sind und eine vorgesehene Oberflächenrauhigkeit aufweisen.

Zur weiteren Verringerung der Leckage trägt es gemäß ei­ ner anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung bei, wenn zumindest eine Dichtfläche auf einem vorstehen­ den Rand des Trennkolbens oder des Gehäuses angeordnet ist. Weiterhin lässt sich die auf dem Trennkolben oder dem Gehäuse angeordnete Dichtfläche zudem besonders ein­ fach spanend im Drehverfahren fertigen.

Insbesondere bei erfindungsgemäßen Kolbenspeichern, bei denen im Ruhezustand der Druckmittel-Betätigungsvorrichtung die Fluidseite drucklos und die Gasseite mit einem vorgesehenen Druck beaufschlagt ist, besteht die Gefahr, dass Gas von der Gasseite auf die Fluidseite ge­ langt. Ein Überströmen des Gases lässt sich hierbei gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung einfach vermeiden, wenn die Dichtflächen des Gehäuses auf der Fluidseite angeordnet sind.

Der erfindungsgemäße Kolbenspeicher lässt sich besonders kostengünstig fertigen, wenn auf dem Trennkolben eine in einem von der Fluidseite wegführenden Kanal eindringende Zapfendichtung befestigt ist und wenn die Dichtflächen auf der Zapfendichtung und einem der Zapfendichtung ge­ genüberstehenden Rand des Kanals angeordnet sind.

Eine Störung der Strömung des Fluids zwischen dem Kanal und der Fluidseite lässt sich gemäß einer anderen vor­ teilhaften Weiterbildung der Erfindung einfach vermeiden, wenn die Zapfendichtung kegelförmig gestaltet ist.

Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips sind zwei da­ von in der Zeichnung dargestellt und werden nachfolgend beschrieben. Diese zeigt in

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen erfindungs­ gemäßen Kolbenspeicher,

Fig. 2 einen Längsschnitt durch eine weitere Ausfüh­ rungsform des erfindungsgemäßen Kolben­ speichers.

Fig. 3 einen Längsschnitt durch einen Kolbenspeicher mit einer Zapfendichtung.

Fig. 1 zeigt einen Kolbenspeicher 1 mit einem Gehäuse 2 und einem darin längsbeweglich angeordneten Trennkolben 3. Der Trennkolben 3 trennt eine Gasseite 4 von einer Fluidseite 5. An der Fluidseite 5 ist ein Anschlussstück 6 angeordnet, an welchem sich eine zu einer nicht darge­ stellten Druckmittel-Betätigungsvorrichtung führende Lei­ tung anschließen lässt. Der Trennkolben 3 hat einen Ra­ dialdichtring 7a und zwei Führungsringe 7b. In einer Nut 8 des Gehäuses 2 ist ein Dichtring 9 eingesetzt. Der Dichtring 9 und die diesem Dichtring 9 zugewandte Stirn­ seite des Trennkolbens 3 weisen einander gegenüberstehen­ de Dichtflächen 10, 11 auf. Die Dichtflächen 10, 11 sind in der eingezeichneten Stellung des Trennkolbens 3 gegen­ einander vorgespannt.

Der Trennkolben 3 befindet sich an der rechten End­ stellung. In dieser Stellung weist die Gasseite 4 das größtmögliche Volumen auf. Ein hoher Druck in der Gassei­ te 4 spannt den Trennkolben 3 nach rechts vor und damit die Dichtflächen 10, 11 gegeneinander. Die Vorspannung der Dichtflächen 10, 11 ist dabei umso höher, je größer die Druckdifferenz zwischen Gasseite 4 und Fluidseite 5 ist. Die Dichtwirkung der Dichtflächen 10, 11 ist hier­ durch selbstverstärkend. Wenn man ausgehend von der ein­ gezeichneten Endstellung die Fluidseite 5 mit Druck be­ aufschlagt bis der Druck in der Gasseite 4 überschritten wird, bewegt sich der Trennkolben 3 nach links. Die Dichtflächen 10, 11 entfernen sich hierbei voneinander. Da in einer mittleren Stellung des Trennkolbens 3 auf der Fluidseite 5 und der Gasseite 4 derselbe Druck herrscht, wird eine zuverlässige Abdichtung des Trennkolbens 3 ge­ genüber dem Gehäuse 2 ausschließlich von dem Radial­ dichtring 7a sichergestellt. Die Dichtflächen 10, 11 sind auf der Fluidseite 5 des Trennkolbens 3 angeordnet. Selbstverständlich können diese auch ausschließlich oder zusätzlich auf der Gasseite 4 angeordnet sein.

Bei der Druckmittel-Betätigungsvorrichtung kann es sich beispielsweise um eine hydraulische Kupplung oder ein hy­ draulisches Getriebe eines Kraftfahrzeuges handeln. Ins­ besondere bei automatisierten Schaltgetrieben oder bei Lastschaltgetrieben heutiger Kraftfahrzeuge werden häufig hydraulische Getriebe eingesetzt. Derartige Druckmittel- Betätigungsvorrichtungen weisen beispielsweise Hydrau­ likzylinder als Aktuatoren zur Betätigung der Kupplung und des Getriebes und Steuerventile auf.

Fig. 2 zeigt einen Kolbenspeicher 12, bei dem wie bei dem Kolbenspeicher 1 aus Fig. 1 ein Trennkolben 13 axial verschieblich in einem Gehäuse 14 angeordnet ist. Der Kolbenspeicher 12 unterscheidet sich von dem aus Fig. 1 im Wesentlichen dadurch, dass das Gehäuse 14 und der Trennkolben 13 auf der Fluidseite 5 jeweils einstückig mit Dichtflächen 15, 16 gefertigt sind. Die Dichtflächen 15, 16 sind auf einem umlaufenden Rand 17, 18 angeordnet und beispielsweise im Drehverfahren gefertigt. In der eingezeichneten rechten Endstellung des Trennkolbens 13 sind die Dichtflächen 15, 16 gegeneinander vorgespannt.

Fig. 3 zeigt einen Längsschnitt durch einen Kolbenspei­ cher 19, bei dem ein Gehäuse 20, wie bei dem Kolbenspei­ cher 1 aus Fig. 1, einen Trennkolben 21 längsverschieb­ lich aufnimmt. Auf dem Trennkolben 21 ist eine kegel­ förmige Zapfendichtung 22 befestigt. Die Zapfendichtung 22 dringt in einen Kanal 23 eines Anschlussstücks 24 des Gehäuses 20 ein und verschließt diesen. Hierdurch herrscht in der eingezeichneten Stellung auf der Gasseite 4 derselbe Druck wie auf der Fluidseite 5. Ein Überströ­ men von Gas auf die Fluidseite wird hierdurch verhindert. Zur Abdichtung weisen die Zapfendichtung 22 und das An­ schlussstück 24 in einander gegenüberstehenden Bereichen Dichtflächen 25, 26 auf. Je größer die Druckdifferenz zwischen der Gasseite 4 und dem Kanal 23 ist, desto grö­ ßer ist die Kraft, mit der die Dichtflächen 25, 26 gegen­ einander vorgespannt werden. Die Zapfendichtung 22 kann aus einem elastisch verformbaren Material gefertigt sein.

Claims (10)

1. Kolbenspeicher für eine Druckmittel-Betätigungs­ vorrichtung mit einem innerhalb eines Gehäuses verfahr­ baren Trennkolben mit einer Fluidseite zur Speicherung des Druckmittels der Druckmittel-Betätigungsvorrichtung und mit einer Gasseite zur Erzeugung einer vorgesehenen, auf den Trennkolben in Richtung der Fluidseite wirkenden Kraft und mit Dichtmitteln zur Trennung der Gasseite von der Fluidseite, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtmittel in zumindest einer Stellung des Trennkolbens (3, 13, 21) einander gegenüberstehende, im Wesentlichen quer zur Bewegungsrichtung des Trennkolbens (3, 13, 21) angeordnete und gegeneinander vorgespannte Dichtflächen (10, 11, 15, 16, 25, 26) aufweisen.

2. Kolbenspeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtflächen (10, 11, 15, 16) an den äußeren Um­ fang des Trennkolbens (3, 13) angrenzen.

3. Kolbenspeicher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine der Dichtflächen (11) auf einem elastisch ver­ formbaren Dichtring (9) angeordnet ist.

4. Kolbenspeicher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Nut zur Aufnahme des Dichtrings in dem Trenn­ kolben angeordnet ist.

5. Kolbenspeicher nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (2) eine Nut (8) zur Aufnahme des Dich­ trings (9) aufweist und dass der Dichtring (9) in einer Endstellung des Trennkolbens (3) an einer seiner Stirn­ seiten anliegt.

6. Kolbenspeicher nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtflächen (15, 16) jeweils unmittelbar auf dem Trennkolben (13) und dem Gehäuse (14) angeordnet sind und eine vorgesehene Oberflächenrauhigkeit aufweisen.

7. Kolbenspeicher nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Dichtfläche (15, 16) auf einem vor­ stehenden Rand (17, 18) des Trennkolbens (13) oder des Gehäuses (14) angeordnet ist.

8. Kolbenspeicher nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtflächen (10, 11, 15, 16, 25, 26) des Gehäu­ ses (2, 14, 20) auf der Fluidseite (5) angeordnet sind.

9. Kolbenspeicher nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Trennkolben (21) eine in einem von der Fluidseite (5) wegführenden Kanal (23) eindringende Zap­ fendichtung (22) befestigt ist und dass die Dichtflächen (25, 26) auf der Zapfendichtung (22) und einem der Zap­ fendichtung (22) gegenüberstehenden Rand des Kanals (23) angeordnet sind.

10. Kolbenspeicher nach zumindest einem der vorhergehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zapfendichtung (22) kegelförmig gestaltet ist.