DE102006025696A1

DE102006025696A1 - Kolben-Zylinder-Einheit

Info

Publication number: DE102006025696A1
Application number: DE102006025696A
Authority: DE
Inventors: Markus Lingemann
Original assignee: TRW Automotive GmbH
Current assignee: ZF Automotive Germany GmbH
Priority date: 2006-06-01
Filing date: 2006-06-01
Publication date: 2007-12-06
Also published as: US20080028925A1

Abstract

Eine Kolben-Zylinder-Einheit hat einen Zylinder (10), einen Kolben (12), der in dem Zylinder (10) verstelbar ist und mindestens eine Druckkammer (18, 20) abgrenzt, mindestens einen Druckanschluß (16), der zur Druckkammer (18, 20) führt, und eine Druckbegrenzungsleitung (24a, b) im Kolben, die von der Seite der Druckkammer (18, 20) auf die andere Seite des Kolbens (12) führt. Ein Ventilelement (28a, b) ist der Druckbegrenzungsleitung (24a, b) zugeordnet, das von einem Vorspannelement (30a, b) beaufschlagt wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kolben-Zylinder-Einheit.
Kolben-Zylinder-Einheiten mit einem in einem Zylinder verstellbaren Kolben sind aus dem Stand der Technik bekannt. Der Kolben ist mit einer Kolbenstange verbunden, die beispielsweise an ein Lenkgestänge gekoppelt ist, und kann von einem in eine Druckkammer einströmenden Druckfluid verstellt werden.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, den auf den Kolben wirkenden Druck zu regulieren.
Zu diesem Zweck sieht die Erfindung eine Kolben-Zylinder-Einheit vor, mit einem Zylinder, einem Kolben, der in dem Zylinder verstellbar ist und mindestens eine Druckkammer abgrenzt, mindestens einem Druckanschluß, der zur Druckkammer führt, und einer Druckbegrenzungsleitung im Kolben, die von der Seite der Druckkammer auf die andere Seite des Kolbens führt, wobei der Druckbegrenzungsleitung ein Ventilelement zugeordnet ist, das von einem Vorspannelement beaufschlagt wird. Das Vorspannelement beaufschlagt das Ventilelement so in Richtung eines Ventilsitzes, daß die Druckbegrenzungsleitung geschlossen ist. Der Druck in der Druckkammer wirkt auf die effektive Fläche des Ventilelements. Das Ventilelement erfährt somit eine Kraft. Sobald die aus dem Druck in der Druckkammer resultierende Kraft die Kraft des Vorspannelements übersteigt, wird das Ventilelement aus dem Ventilsitz gedrückt, und es fließt Druckfluid aus der Druckkammer durch die Druckbegrenzungsleitung im Kolben, wodurch sich der Druck in der Druckkammer verringert. Vorteilhaft an der Erfindung ist, daß der in der Druckkammer vorherrschende Druck reguliert werden kann.
Gemäß einer Ausführungsform ist das Vorspannelement ein geschlitzter Spannring, der den Kolben in Umfangsrichtung umgreift. Der geschlitzte, aus Metall bestehende Spannring ist beispielsweise in einer umlaufenden Nut geführt, so daß er sich nicht ungewollt entlang des Kolbens verstellen kann. Der Spannring ist verschleißfest und hat eine lange Lebensdauer.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das Vorspannelement ein elastischer Dichtring, der den Kolben in Umfangsrichtung umgreift.
Vorzugsweise liegt das Vorspannelement mit seiner vom Ventilelement abgewandten Außenseite an der Innenwand des Zylinders an. Das Vorspannelement kann das Ventilelement in die Stellung drücken, in der die Druckbegrenzungsleitung geschlossen ist, und kann das Ventilelement freigeben, wenn sich beispielsweise der Innendurchmesser des Zylinders ändert. Druckfluid kann dann durch die Druckbegrenzungsleitung strömen, und ein in der Druckkammer herrschender Druck kann so abgebaut werden. Das Vorspannelement im Zusammenwirken mit der Innenwand des Zylinders stellt also einen zusätzlichen Parameter zur Druckbegrenzung dar, der je nach Ausführungsform unterschiedlich gewählt werden kann.
Weitere Merkmale und Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer Ausführungsform beschrieben, die in den Zeichnungen dargestellt. In den Zeichnungen zeigen:
1 eine schematische Schnittansicht einer Kolben-Zylinder-Einheit, und
2 eine schematische Schnittansicht eines Teils einer erfindungsgemäßen Kolben-Zylinder-Einheit.
In 1 ist eine Kolben-Zylinder-Einheit 8 schematisch gezeigt, die beispielsweise Teil eines Lenksystems ist. Die Kolben-Zylinder-Einheit 8 weist einen Zylinder 10 und einen darin verstellbaren Kolben 12 auf, der als Kolbenring ausgebildet und mit einer Kolbenstange 14 verbunden ist. Die Kolbenstange 14 erstreckt sich am bezüglich 1 rechten Ende des Zylinders 10 aus diesem heraus und ist beispielsweise mit einem Lenkgestänge (nicht gezeigt) verbunden.
Der Zylinder 10 ist mit zwei Druckanschlüssen 16 versehen, durch die ein Druckfluid in eine linke bzw. eine rechte Druckkammer 18, 20 eingeleitet werden kann (2). Auf diese Weise kann der Kolben 12 zwischen einer linken Endstellung und einer rechten Endstellung verstellt werden. 2 zeigt den Kolben 12 in der Nähe seiner rechten Endstellung. Der Zylinder 10 hat einen sich ändernden Innendurchmesser R, der im Bereich der Endstellungen des Kolbens 12 größer ist als in seinem Arbeitsbereich.
Es ist ein Dichtring 21 vorgesehen, der den jeweiligen Druckraum 18, 20 abdichtet, und eine Kolbendichtung 22.
Im Kolben 12 sind zwei Druckbegrenzungsleitungen 24a, b vorgesehen, die die beiden Druckkammern 18, 20 miteinander verbinden. Die Druckbegrenzungsleitungen 24a, b verlaufen von der jeweiligen Druckkammer 18, 20 aus zuerst jeweils axial und anschließend radial und enden in einem Ventilsitz 26a, b, wobei jeder Ventilsitz 26a, b ein Ventilelement 28a, b aufnimmt, das von einem jeweiligen Vorspannelement 30a, b in radialer Richtung so beaufschlagt wird, daß das Ventilelement 28a, b im jeweiligen Ventilsitz 26a, b gehalten wird.
Mit seiner jeweils vom Ventilelement 28a, b abgewandten Außenseite liegt das Vorspannelement 30a, b an der Innenwand des Zylinders 10 an. Das Vorspannelement 30a, b ist jeweils ein geschlitzter Spannring oder ein elastischer Dichtring und ist in einem umlaufenden Schlitz 32 angeordnet, um ein ungewolltes Verstellen in axialer Richtung zu verhindern.
Im folgenden wird auf die Funktionsweise der Kolben-Zylinder-Einheit 8 eingegangen.
Wenn der Kolben 12 aus seiner nicht gezeigten linken Endstellung herausbewegt werden soll, wird über den (bezüglich 2) linken Druckanschluß 16 Druckfluid zugeführt. Das Druckfluid beaufschlagt den Kolben 12 nach (bezüglich 2) rechts. Der Druck in der Druckkammer 18 wirkt auf die effektive Fläche des Ventilelements 28a. Das Ventilelement 28a erfährt somit eine Kraft. Das Vorspannelement 30a gibt das Ventilelement 28a dann frei, wenn die aus dem Druck in der Druckkammer 18 resultierende Kraft die Kraft des Vorspannelements 30a übersteigt und sobald sich der Kolben 12 im Bereich seiner Endstellung (2) befindet, in der der Innendurchmesser R des Zylinders 10 größer ist als im Arbeitsbereich des Kolbens 12. Sobald das Vorspannelement 30a das Ventilelement 28a freigibt, kann das Druckfluid über die Druckbegrenzungsleitung 24a in die Druckkammer 20 fließen.
Der Druckunterschied zwischen der Druckkammer 18 und der Druckkammer 20 sowie das Vorspannelement 30b verschließen in dieser Stellung immer noch die Druckbegrenzungsleitung 24b. Das Ventilelement 28b steht nämlich mit dem Druckraum 20 in Verbindung, in dem weniger Druck als in der Druckkammer 18 herrscht.
Wenn der Kolben 12 aus der in 2 gezeigten rechten Endstellung herausbewegt werden soll, wird Druckfluid über den bezüglich 2 rechten Druckanschluß 16 in die Druckkammer 20 zugeführt. Der Druck in der Druckkammer 20 erhöht sich, und der Kolben 12 wird nach (bezüglich 2) links verschoben. Das Vorspannelement 30a wird beim Verstellen des Kolbens 12 in Richtung des Ventilelements 28a gedrückt und schließt die Druckbegrenzungsleitung 24a, so daß kein Druckfluid durch die Druckbegrenzungsleitung 24a strömen kann. Das Ventilelement 28a liegt dann am Ventilsitz 26a an.
In der Nähe der linken Endstellung des Kolbens 12, in der der Innendurchmesser R vergrößert ist, kann das Vorspannelement 30b das Ventilelement 28b freigeben. Der in der Druckkammer 20 herrschende Druck wirkt auf die Fläche des Ventilelements 28b. Das Ventilelement 28b erfährt somit eine Kraft. Wenn diese Kraft die Haltekraft des Vorspannelements 30b übersteigt, wird das Ventilelement 28b freigegeben. Sobald das Ventilelement 28b freigegeben ist, kann das Druckfluid über die Druckbegrenzungsleitung 24b in die Druckkammer 20 fließen. Das Vorspannelement 30a, das die Druckbegrenzungsleitung 24a verschließt, ist dabei immer noch geschlossen, da es mit dem Druckraum 18 in Verbindung steht, in dem kein Druck herrscht.
Natürlich ist es auch möglich, den Innendurchmesser R in der Mitte des Verstellweges des Kolbens 12 zu vergrößern, falls in diesem Bereich eine Druckbegrenzung erwünscht ist.

Claims

Kolben-Zylinder-Einheit mit einem Zylinder (10), einem Kolben (12), der in dem Zylinder (10) verstellbar ist und mindestens eine Druckkammer (18, 20) abgrenzt, mindestens einem Druckanschluß (16), der zur Druckkammer (18, 20) führt, und einer Druckbegrenzungsleitung (24a, b) im Kolben, die von der Seite der Druckkammer (18, 20) auf die andere Seite des Kolbens (12) führt, wobei der Druckbegrenzungsleitung (24a, b) ein Ventilelement (28a, b) zugeordnet ist, das von einem Vorspannelement (30a, b) beaufschlagt wird.
Kolben-Zylinder-Einheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorspannelement (30a, b) das Ventilelement (28a, b) in radialer Richtung beaufschlagt.
Kolben-Zylinder-Einheit nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorspannelement (30a, b) ein geschlitzter Spannring ist, der den Kolben (12) in Umfangsrichtung umgreift.
Kolben-Zylinder-Einheit nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorspannelement (30a, b) ein elastischer Dichtring ist, der den Kolben (12) in Umfangsrichtung umgreift.
Kolben-Zylinder-Einheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorspannelement (30a, b) mit seiner vom Ventilelement (28a, b) abgewandten Außenseite an der Innenwand des Zylinders (10) anliegt.
Kolben-Zylinder-Einheit nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder (10) einen sich ändernden Innendurchmesser (R) aufweist.
Kolben-Zylinder-Einheit nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Innendurchmesser (R) des Zylinders (10) in der Nähe der Endstellung des Kolbens (12) größer ist als im Arbeitsbereich.
Kolben-Zylinder-Einheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckbegrenzungsleitung (24a, b) von der Seite der Druckkammer (18, 20) ausgehend zunächst in axialer Richtung verläuft und dann in radialer Richtung, wobei das Ventilelement (28a, b) mit einem Ventilsitz (26a, b) zusammenwirkt, der am Ende des radial verlaufenden Abschnittes der Druckbegrenzungsleitung (24a, b) ausgebildet ist.
Kolben-Zylinder-Einheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf jeder Seite des Kolbens (12) eine Druckkammer (18, 20) ausgebildet ist und daß der Kolben (12) mit zwei Druckbegrenzungsleitungen (24a, b) versehen ist.