DE10052665B4

DE10052665B4 - Kolbenspeicher für eine Druckmittel-Betätigungsvorrichtung

Info

Publication number: DE10052665B4
Application number: DE2000152665
Authority: DE
Inventors: Lutz Dipl.-Ing. Leimbach; Thomas Dipl.-Ing. Wirth (Fh); Thomas Dipl.-Ing. Walter; Thomas Dipl.-Ing. Busold
Original assignee: ZF Sachs AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2000-10-24
Filing date: 2000-10-24
Publication date: 2007-02-01
Anticipated expiration: 2020-10-25
Also published as: DE10052665A1

Abstract

Kolbenspeicher (1) für eine Druckmittel-Betätigungsvorrichtung mit einem innerhalb eines Gehäuses (2, 14, 20) verfahrbaren Trennkolben (3, 19, 21) mit einer Fluidseite (5) zur Speicherung des Druckmittels der Druckmittel-Betätigungsvorrichtung und mit einer Gasseite (4) zur Erzeugung einer vorgesehenen, auf den Trennkolben (3, 13, 21) in Richtung der Fluidseite (5) wirkenden Kraft und mit Dichtmitteln zur Trennung der Gasseite(4) von der Fluidseite (5), wobei 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, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Trennkolben (3, 13, 21) eine in einem von der Fluidseite (5) wegführenden Kanal (23) eindringende Zapfendichtung (22) befestigt ist und dass die Dichtflächen (25, 26) auf der Zapfendichtung (22) und einem der Zapfendichtung (22) gegenüberstehenden Rand des Kanals (23) angeordnet sind.

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 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.

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

Nachteilig bei diesem Kolbenspeicher ist jedoch, dass die Dichtungswerkstoffe der Ringdichtungen bei tiefen Temperaturen und großen Temperaturschwankungen dazu neigen ihre Elastizität zu verlieren und anschließend nicht mehr zuverlässig den Trennkolben gegenüber dem Gehäuse abzudichten zu vermögen.

Weiterhin ist aus der DE 196 50 434 A1 ein Kolbenspeicher bekannt, welcher bei Entleerung durch Verschieben des Trennkolbens einen Teilraum absperrt. Das in diesem Teilraum verbleibende Restvolumen bewirkt ein Druckgefälle von dem Teilraum in den Gasraum, wodurch die Gasdiffusion aus dem Gasraum sehr gering gehalten wird.

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

Dieses Problem wird erfindungsgemäß mit einer Ausgestaltung des Kolbenspeichers nach Anspruch 1 gelöst. Die Dichtmittel weisen hierbei in zumindest einer Stellung des Trennkolbens einander gegenüberstehende, im Wesentlichen quer zur Bewegungsrichtung des Trennkolbens angeordnete und gegeneinander vorgespannte Dichtflächen auf.

Durch diese Gestaltung lässt sich der Trennkolben beispielsweise in Ruhestellung der Druckmittel-Betätigungsvorrichtung in die Stellung bewegen, in der die Dichtflächen gegeneinander vorgespannt sind. Da die Dichtflächen quer zu der Bewegungsrichtung des Trennkolbens angeordnet sind, lässt sich die Vorspannkraft der Dichtflächen gegeneinander durch die Druckifferenz zwischen der Gasseite und der Fluidseite einfach festlegen. Bei gegeneinander vorgespannten Dichtflächen wird die Leckage am Trennkolben dank der Erfindung besonders gering gehalten.

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

Die Dichtmittel gestalten sich gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung besonders kosten günstig, wenn eine der Dichtflächen auf einem elastisch verformbaren Dichtring angeordnet ist. Eine Versprödung oder ein Schrumpfen des Dichtrings bei tiefen Temperaturen oder Temperaturwechseln führt nicht zur Leckage, da die Dichtflächen jederzeit mit der vorgesehenen Kraft gegeneinander 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 Trennkolben angeordnet ist. Erschütterungen und Bewegungen des Trennkolbens können jedoch dazu führen, dass der Dichtring und damit die Dichtfläche von dem Trennkolben getrennt wird. Ein Lösen der auf dem Trennkolben angeordneten Dichtfläche lässt sich gemäß einer anderen vorteilhaften 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 jeweils unmittelbar auf dem Trennkolben und dem Gehäuse angeordnet sind und eine vorgesehene Oberflächenrauhigkeit aufweisen.

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

Insbesondere bei erfindungsgemäßen Kolbenspeichern, bei denen im Ruhezustand der Druckmittel-Betätigungs vorrichtung die Fluidseite drucklos und die Gasseite mit einem vorgesehenen Druck beaufschlagt ist, besteht die Gefahr, dass Gas von der Gasseite auf die Fluidseite gelangt. 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.

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

Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips sind zwei davon in der Zeichnung dargestellt und werden nachfolgend beschrieben. Diese zeigt in
1 einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Kolbenspeicher,
2 einen Längsschnitt durch eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kolbenspeichers.
3 einen Längsschnitt durch einen Kolbenspeicher mit einer Zapfendichtung.
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 dargestellten Druckmittel-Betätigungsvorrichtung führende Leitung anschließen lässt. Der Trennkolben 3 hat einen Radialdichtring 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 Stirnseite des Trennkolbens 3 weisen einander gegenüberstehende Dichtflächen 10, 11 auf. Die Dichtflächen 10, 11 sind in der eingezeichneten Stellung des Trennkolbens 3 gegeneinander vorgespannt.
Der Trennkolben 3 befindet sich an der rechten Endstellung. In dieser Stellung weist die Gasseite 4 das größtmögliche Volumen auf. Ein hoher Druck in der Gasseite 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 hierdurch selbstverstärkend. Wenn man ausgehend von der eingezeichneten Endstellung die Fluidseite 5 mit Druck beaufschlagt 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 gegenüber dem Gehäuse 2 ausschließlich von dem Radialdichtring 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 hydraulisches Getriebe eines Kraftfahrzeuges handeln. Insbesondere bei automatisierten Schaltgetrieben oder bei Lastschaltgetrieben heutiger Kraftfahrzeuge werden häufig hydraulische Getriebe eingesetzt. Derartige Druckmittel-Betätigungsvorrichtungen weisen beispielsweise Hydraulikzylinder als Aktuatoren zur Betätigung der Kupplung und des Getriebes und Steuerventile auf.
2 zeigt einen Kolbenspeicher 12, bei dem wie bei dem Kolbenspeicher 1 aus 1 ein Trennkolben 13 axial verschieblich in einem Gehäuse 14 angeordnet ist. Der Kolbenspeicher 12 unterscheidet sich von dem aus 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.
3 zeigt einen Längsschnitt durch einen Kolbenspeicher 19, bei dem ein Gehäuse 20, wie bei dem Kolbenspeicher 1 aus 1, einen Trennkolben 21 längsverschieblich aufnimmt. Auf dem Trennkolben 21 ist eine kegelförmige 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 Überströmen von Gas auf die Fluidseite wird hierdurch verhindert. Zur Abdichtung weisen die Zapfendichtung 22 und das Anschlussstück 24 in einander gegenüberstehenden Bereichen Dichtflächen 25, 26 auf. Je größer die Druckdifferenz zwischen der Gasseite 4 und dem Kanal 23 ist, desto größer ist die Kraft, mit der die Dichtflächen 25, 26 gegeneinander vorgespannt werden. Die Zapfendichtung 22 kann aus einem elastisch verformbaren Material gefertigt sein.

Claims

Kolbenspeicher (1) für eine Druckmittel-Betätigungsvorrichtung mit einem innerhalb eines Gehäuses (2, 14, 20) verfahrbaren Trennkolben (3, 19, 21) mit einer Fluidseite (5) zur Speicherung des Druckmittels der Druckmittel-Betätigungsvorrichtung und mit einer Gasseite (4) zur Erzeugung einer vorgesehenen, auf den Trennkolben (3, 13, 21) in Richtung der Fluidseite (5) wirkenden Kraft und mit Dichtmitteln zur Trennung der Gasseite(4) von der Fluidseite (5), wobei 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, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Trennkolben (3, 13, 21) eine in einem von der Fluidseite (5) wegführenden Kanal (23) eindringende Zapfendichtung (22) befestigt ist und dass die Dichtflächen (25, 26) auf der Zapfendichtung (22) und einem der Zapfendichtung (22) gegenüberstehenden Rand des Kanals (23) angeordnet sind.
Kolbenspeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zapfendichtung (22) kegelfÖrmig gestaltet ist.
Kolbenspeicher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine der Dichtflächen (11) auf einem elastisch verformbaren Dichtring (9) angeordnet ist.
Kolbenspeicher nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Nut zur Aufnahme des Dichtrings (9) in dem Trennkolben (3, 13, 21) angeordnet ist.
Kolbenspeicher nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (2, 14, 20) eine Nut (8) zur Aufnahme eines Dichtrings (9) aufweist und dass der Dichtring (9) in einer Endstellung des Trennkolbens (3, 13, 21) an einer seiner Stirnseiten anliegt.
Kolbenspeicher nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtflächen (15, 16) jeweils unmittelbar auf dem Trennkolben (3, 13, 21) und dem Gehäuse (2, 14, 20) angeordnet sind und eine vorgesehene Oberflächenrauhigkeit aufweisen.
Kolbenspeicher nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Dichtfläche (15, 16) auf einem vorstehenden Rand (17, 18) des Trennkolbens (3, 13, 21) oder des Gehäuses (2, 14, 20) angeordnet ist.
Kolbenspeicher nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtflächen (10, 11, 15, 16, 25, 26) des Gehäuses (2, 14, 20) auf der Fluidseite (5) angeordnet sind.
Kolbenspeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtflächen (10, 11, 15, 16) an den äußeren Umfang des Trennkolbens (3, 13) angrenzen.