DE202012002212U1

DE202012002212U1 - Piston for a hydraulic actuator

Info

Publication number: DE202012002212U1
Application number: DE202012002212U
Authority: DE
Original assignee: Friedrich Nettelhoff & Co KG Spezialfabrik fur Kleinkollektoren GmbH
Current assignee: Friedrich Nettelhoff & Co KG Spezialfabrik fur Kleinkollektoren GmbH
Priority date: 2012-03-01
Filing date: 2012-03-01
Publication date: 2013-06-13
Anticipated expiration: 2022-03-02

Abstract

Kolben (20, 30, 40, 50, 60) aus kunststoffgebundenen Materialien für ein hydraulisches Stellglied, insbesondere einen Bremszylinder (2), mit einem hydraulisch druckbeaufschlagten Kolbenende (7, 38), einer im wesentlichen zylindrischen Umfangsfläche (4) und einer dem Kolbenende gegenüberliegenden Stirnfläche (26, 36, 43) zur kraftschlüssigen Anlage gegen eine abtriebsseitige Druckfläche, wobei in der Umfangsfläche (4) mit einem Abstand von der Stirnfläche (26, 36, 43) ein Ringnutsitz (22, 32, 42, 52, 62) für eine kolbenseitig und zylinderseitig festgelegte, in sich bewegliche Dichtung (21, 31, 41, 51, 61) mit einer weniger als die halbe Breite des Sitzes betragenden Eintiefung, die mit einem Dichtungsfuß (15, 25, 35, 45, 55) allein von dem Ringnutsitz (22, 32, 42, 52, 62) auf dem Kolben (20, 30, 40, 50, 60) festgelegt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Eintiefung durch zumindest eine abgeflacht mit einem stumpfen Winkel ansteigende Stufe (24, 34) zur Umfangsfläche (4) ansteigt.Piston (20, 30, 40, 50, 60) of plastic-bonded materials for a hydraulic actuator, in particular a brake cylinder (2), with a hydraulically pressurized piston end (7, 38), a substantially cylindrical peripheral surface (4) and a piston end opposite end face (26, 36, 43) for non-positive engagement against a driven-side pressure surface, wherein in the peripheral surface (4) at a distance from the end face (26, 36, 43) an annular groove seat (22, 32, 42, 52, 62) for a piston-side and cylinder-side fixed, inwardly movable seal (21, 31, 41, 51, 61) having a less than half the width of the seat amounting recess with a sealing foot (15, 25, 35, 45, 55) alone from the annular groove seat (22, 32, 42, 52, 62) on the piston (20, 30, 40, 50, 60), characterized in that the recess is formed by at least one flattened step (24, 34) to the peripheral surface (4) anst isplays.

Description

Die Erfindung betrifft einen Kolben aus kunststoffgebundenen Materialien für ein hydraulisches Stellglied nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a piston made of plastic-bonded materials for a hydraulic actuator according to the preamble of claim 1.

Anstelle von Metallkolben werden derartige Kolben aus Kunststoff oder kunststoffgebundenen Materialien in hydraulischen Stellgliedern vielfach eingesetzt, beispielsweise bei Bremszylindern für Kraftfahrzeuge. Vorzugsweise verwendete Kunststoffe sind dabei Phenolharze, die auch Füll- und Verstärkerstoffe wie etwa organisches Gesteinsmehl, Glasfasern und/oder Glimmer binden. Dabei können verarbeitungsfertige Mischungen, sogenannte ”Reaktionsharzmassen” unter hohem Druck und Temperaturen zu Formkörpern gepresst bzw. gespritzt werden, die nachfolgend noch bei Temperaturen bis 200°C über 12 bis 20 Stunden nachzuhärten sind.Instead of metal piston such piston plastic or plastic-bonded materials are used in hydraulic actuators many times, for example in brake cylinders for motor vehicles. Preferably used plastics are phenolic resins which also bind fillers and reinforcing materials such as organic rock flour, glass fibers and / or mica. In this case, ready-to-use mixtures, so-called "reaction resin compositions" can be pressed or injected under high pressure and temperatures into moldings which are subsequently to be post-cured at temperatures up to 200 ° C. for 12 to 20 hours.

Die als Formkörper erstellten Kolben lassen sich passgenau formen und werden üblicherweise nur noch an der Umfangsfläche einer Feinbearbeitung bzw. einem Polieren unterzogen, um eine enge aber reibungsarme Anlage einer zylinderfesten Dichtung gegenüber dem beweglichen Kolben zu ermöglichen.The pistons produced as shaped bodies can be shaped accurately and are usually subjected only to the peripheral surface of a fine machining or polishing in order to allow a close but low-friction installation of a cylinder-tight seal against the movable piston.

An den Kolben wird aber üblicherweise auch ein Ringnutsitz in der Umfangsfläche zur Stirnfläche hin für eine kolbenseitig (und zylinderseitig) festgelegte Dichtung vorgesehen, um als Staubdichtung in Manschettenform einen Zutritt von Feuchtigkeit und Schmutz zur Umfangsfläche und deren Dichtungs-Gleitbereich zu verhindern.On the piston but usually also a Ringnutsitz in the peripheral surface toward the end face for a piston side (and cylinder side) fixed seal provided to prevent dust as a seal in cuff form access of moisture and dirt to the peripheral surface and its sealing sliding area.

Bei herkömmlichen Kolben dieser Art wird für die Dichtung ein ausgeprägter Ringnutsitz eingeformt, der einen Dichtungsfuß nach Art eines ”O”-Rings insgesamt aufnimmt und dazu eine Eintiefung in einer Tiefe erhält, die etwa der Breite des Ringnutsitzes entspricht. Diese Formgebung kommt zwar dem Bedarf an einem einfachen robusten, festen und auch auf Kolbenbewegungen gut drehbeweglichen Dichtungssitz entgegen, schwächt allerdings das nur begrenzte mit Schubkräften belastbare Material des Kolbens im Umfangsbereich zwischen Stirnfläche und Ringnutsitz. Dem wird herkömmlich schon dadurch Rechnung getragen, dass die Stirnfläche eine umlaufende Fase erhält, durch die ein Außenbereich der Stirnfläche etwa in der Tiefe des Ringnutsitzes von der stirnseitigen Druckanlage ausgenommen wird. Da aber die verbleibende ”tragende” Stirnfläche für die erforderliche Druckbelastbarkeit auszulegen ist, erfordert diese die konstruktive Auslegung des Druckkolbens einen erheblichen Materialaufwand.In conventional pistons of this type, a pronounced annular groove seat is formed for the seal, which receives a sealing foot in the manner of an "O" ring as a whole and to obtain a depression in a depth which corresponds approximately to the width of the annular groove seat. Although this design counteracts the need for a simple robust, firm and also on piston movements well rotatable seal seat, but weakens only limited loadable with thrust material of the piston in the peripheral region between the end face and annular groove seat. This is conventionally already taken into account by the fact that the end face receives a circumferential chamfer, is excluded by an outer region of the end face approximately in the depth of the annular groove of the frontal printing plant. But since the remaining "load-bearing" face is to be interpreted for the required compressive strength, this requires the structural design of the pressure piston a considerable cost of materials.

Aus dem Stand der Technik ist die JP 200628377 A als gattungsbildend in Betracht zu ziehen und dementsprechend zur Bildung des Oberbegriffs des Anspruchs 1 berücksichtigt, aus der ein Kolben mit einem Dichtungssitz für eine Staubdichtung mit einem etwa halbkreisförmigen Querschnitt oder auch einem halbelliptischen Querschnitt zu ersehen ist. Die Tiefe des Nutquerschnitts kann dabei weniger als die Hälfte der Nutbreite betragen. Eine solche Nut ist allerdings nicht mit der Pressformung eines Kolbens, sondern nur durch nachfolgende Maschinenbearbeitung einzubringen. Insbesondere aber ist die Formgebung für einen solchen druckbeanspruchten Stirnbereich eines Kolbens aus kunststoffgebundenen Materialien ungünstig, da die Nut den Kolbenquerschnitt immer noch erheblich schwächt und mit kantigen und steilen Flanken und randseitig vorstehenden Rändern sehr ungleichmäßige Zonen hoher und niedrigerer Druck- und Schubspannungen erzielt. Die Querschnittsänderungen des Kolbens sind insbesondere bei kunststoffgebundenen Materialien Ursache für Spannungsrisse und -brüche.From the prior art is the JP 200628377 A considered as generic and accordingly considered to form the preamble of claim 1, from which a piston with a seal seat for a dust seal with an approximately semicircular cross section or a semi-elliptical cross section can be seen. The depth of the groove cross section can be less than half the groove width. However, such a groove is not to be introduced with the press forming a piston, but only by subsequent machining. In particular, however, the shape is unfavorable for such a pressure-loaded end region of a piston made of plastic-bonded materials, since the groove still significantly weakens the piston cross section and achieved with edged and steep flanks and marginally projecting edges very uneven zones high and low compressive and shear stresses. The cross-sectional changes of the piston are the cause of stress cracks and breaks especially in the case of plastic-bonded materials.

Die letztgenannten Nachteile sind zwar mit Kolben nach der DE 32 27 135 A1 oder der DE 31 43 165 A1 zu umgehen, bei denen die Kolben aus kunststoffgebundenen Materialien nicht direkt gegen eine abtriebseitige Druckfläche anliegen, sondern durch eine metallische Ringkappe geschätzt und verstärkt werden, die auch zur Ausformung des Ringnutsitzes herangezogen werden kann. Eine solche Ringkappe bedingt aber nicht nur einen besonderen Teilaufwand, sondern auch eine komplexere Gestaltung des Kolbens zur Verankerung der Ringkappe.The latter disadvantages are indeed with pistons after DE 32 27 135 A1 or the DE 31 43 165 A1 to circumvent, in which the pistons of plastic-bonded materials do not bear directly against a driven-side pressure surface, but are estimated and reinforced by a metallic ring cap, which can also be used to shape the annular groove seat. However, such a ring cap requires not only a special partial effort, but also a more complex design of the piston for anchoring the ring cap.

Die auf Gleiteigenschaften des Materials bei Kolben dieser Art ausgerichtete JP 61-079070 A zeigt in Ausführungsbeispielen zur Strinseite hin abgestufte Kolben, wobei die kantigen Abstufungen ungünstige Einleitungen der stirnseitigen Belastungen erwarten lassen. Dementsprechend ist dann von der Gestaltung des Kolbens her bei vorgegebener Belastbarkeit ein hoher und überschüssiger Materialaufwand vorzusehen.Focusing on the sliding properties of the material in pistons of this type JP 61-079070 A shows in embodiments to the side of the stratified staggered piston, the angular grades can be expected unfavorable discharges of the frontal loads. Accordingly, a high and excess material cost is then provided by the design of the piston at a given load capacity.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen mit herkömmlichen Mitteln einfach zu gestaltenden und auch nachzubearbeitenden Kolben zu schaffen, der mit einem verringerten Materialaufwand herzustellen ist, gleichwohl aber einen verlässlichen Dichtungssitz bietet.The object of the invention is to provide a conventional means easy to design and also nachzubearbeitenden piston, which is to produce a reduced cost of materials, but nevertheless provides a reliable seal seat.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe von einem Kolben nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ausgehend mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die erfindungsgemäße Lösung hat sich von dem herkömmlichen Grundkonzept eines tiefen, den Dichtungssitz umschließenden Dichtungssitzes mit kreisförmigem Innenquerschnitt freigemacht und kommt zu dem Ergebnis, dass ein flacher Ringnutsitz sehr wohl mit einer sicher positionierten Aufstandfläche auch bei Verformungen der Dichtung in Folge der Kolbenbewegungen einen unverrückbaren Sitz liefert und dass diese Gestaltung mit einer derart verringerten geringeren Eintiefung verbunden werden kann, dass dies deutliche Materialersparnisse mit sich bringt. Damit mindern sich zunächst einmal die Materialkosten bei der Herstellung, aber auch die masseabhängigen Herstellungs- und Bearbeitungszeiten sowie nicht zuletzt die materialabhängigen Lager- und Versandkosten bis hin zum Einbau. Überdies ist die flache Form des Ringnutsitzes vorteilhaft für die Ausbildung, einer montagefreundlichen Form des Dichtungssitzes und des zugehörigen Dichtungsfußes.According to the invention, this object is achieved by a piston according to the preamble of claim 1, starting with the characterizing features of claim 1. The solution according to the invention has freed itself from the conventional basic concept of a deep seal seat enclosing the seal seat with a circular inner cross section and has come to the conclusion that a flat annular groove seat is very secure positioned Aufstandfläche provides an immovable seat even with deformations of the seal as a result of the piston movements and that this design can be combined with such a reduced lower recess that this brings significant material savings. This reduces first of all the material costs in the production, but also the mass-dependent manufacturing and processing times and not least the material-dependent storage and shipping costs to the installation. Moreover, the flat shape of the annular groove seat is advantageous for the design, a mounting-friendly form of the seal seat and the associated sealing foot.

Die bereits herkömmlich mit Abrundungen und Anschrägungen einer relativ geringen Scherfestigkeit des Materials Rechnung tragende Formgebung lässt sich bei dem flacheren Ringnutsitz gemäß der Erfindung passend und vorteilhaft dadurch realisieren, dass die Eintiefung durch zumindest eine abgeflacht mit einem stumpfen Winkel ansteigende Stufe zur Umfangsfläche ansteigt. Mit der geringen radialen Abmessung des Dichtungssitzes wird nicht nur die Stufe niedriger, sondern auch axial kürzer. Die Eintiefung kann dabei mit einer einseitigen Stufe auf der dem Kolbenende gelegenen Seite ausgebildet sein und sich zur Stirnfläche zylindrisch fortsetzen, wenn etwa die Dichtung so geformt ist, dass sie auch bei in den Zylinder eingefahrenen Kolben auf dem Dichtungssitz gehalten ist und bei ausfahrendem Kolben allenfalls zum Kolbenende hin tendiert.The already conventionally with rounded and chamfering a relatively low shear strength of the bill bearing shape can be suitably and advantageously realized in the flatter Ringnutsitz according to the invention in that the recess increases by at least one flattened with an obtuse angle increasing step to the peripheral surface. With the small radial dimension of the seal seat not only the stage is lower, but also axially shorter. The recess may be formed with a one-sided stage on the side of the piston end and continue cylindrically to the end face, when about the seal is shaped so that it is held even when retracted into the cylinder piston on the seal seat and extension of the piston if necessary tends towards the piston end.

Die Eintiefung kann auch profiliert ausgebildet sein, etwa mit einem welligen, mehrere Nuten aufweisenden Querschnitt. Insbesondere bei einer flachen Ausbildung einer solchen Profilierung ist es möglich, diese mit zumindest einer steil gegenüber der Umfangsfläche angestellten Flanke auszubilden, um die Dichtung sicher im Dichtungssitz zu halten. Dazu kann eine Dichtung vorgesehen werden, die mit einer komplementären Profilierung auf die Profilierung des Dichtungssitzes aufgreift, um eine ”formschlüssige” Anpassung zu erzielen und die Haftkräfte nicht nur reibschlüssig aufzubringen.The recess can also be formed profiled, such as with a wavy, multi-groove cross-section. In particular, in a shallow formation of such a profiling, it is possible to form this with at least one side facing the peripheral surface steeply flank to keep the seal securely in the seal seat. For this purpose, a seal can be provided which picks up on the profiling of the seal seat with a complementary profiling to achieve a "positive fit" adjustment and apply the adhesive forces not only frictionally.

Mehrere Ausführungsformen der Erfindung sind in der Zeichnung anhand von Beispielen dargestellt und dem Stand der Technik gegenübergestellt und werden nachfolgend näher beschrieben. In der Zeichnung zeigen:Several embodiments of the invention are illustrated in the drawings by way of example and compared to the prior art and are described in more detail below. In the drawing show:

1 einen Teil-Längsschnitt durch einen Kolben nach dem Stand der Technik mitsamt einem zugehörigen Zylinder und Dichtungen, 1 a partial longitudinal section through a piston according to the prior art, together with an associated cylinder and seals,

2 vergrößerte Teilansicht aus 1 um den Ringnutsitz, 2 enlarged partial view 1 around the ring nut seat,

3, 5, 7, 9 und 11 Teil-Längsschnitte durch Kolben gemäß der Erfindung, jeweils in einer Darstellung, entsprechend der 1, und 3 . 5 . 7 . 9 and 11 Partial longitudinal sections through pistons according to the invention, in each case in a representation corresponding to 1 , and

4, 6, 8, 10 und 12 vergrößerte Details vom Ringnutsitz zu den nebenstehenden Teil-Längsschnitten 3, 5, 7, 9 und 11, entsprechend 2 zu 2. 4 . 6 . 8th . 10 and 12 enlarged details from the ring groove seat to the adjacent partial longitudinal sections 3 . 5 . 7 . 9 and 11 , corresponding 2 to 2 ,

Eine in 1 insgesamt mit 1 bezeichnete, im wesentlichen rotationssymmetrische hydraulische Bremszylinderanordnung umfasst einen Zylinderkörper 2 aus Metall, der einen Kolben 3 aus einem kunststoffgebundenem Material umschließt, wobei eine Umfangsfläche 4 des Kolbens 3 mit geringem Bewegungsspiel in eine zylindrische Innenfläche 5 des Zylinderkörpers eingesetzt ist und durch eine im Zylinderkörper 2 gelagerte Dichtung 6 kontaktiert wird, wozu die Umfangsfläche ggf. auch durch polierende Nachbearbeitung glatt ausgebildet ist.An in 1 in total with 1 designated, substantially rotationally symmetrical hydraulic brake cylinder assembly comprises a cylinder body 2 made of metal, a piston 3 encloses a plastic-bonded material, wherein a peripheral surface 4 of the piston 3 with little play in a cylindrical inner surface 5 the cylinder body is inserted and by a in the cylinder body 2 mounted seal 6 is contacted, for which the peripheral surface is optionally formed smooth by polishing finishing.

Ein innen im Zylinderkörper 2 liegendes Kolbenende 7 schließt einen mit Hydraulikflüssigkeit beaufschlagten Zylinderinnenraum 8 ab, so dass der Kolben 3 durch hydraulische Druckbeaufschlagung in Richtung einer Achse 9 aus dem Zylinderkörper 2 heraus bewegbar ist.An inside in the cylinder body 2 lying piston end 7 closes a hydraulic fluid acted upon cylinder interior 8th off, leaving the piston 3 by hydraulic pressure in the direction of an axis 9 from the cylinder body 2 is movable out.

Bei dieser Vorbewegung tritt der Kolben 3 zunehmend aus dem Zylinderkörper 2 mit einer Stirnfläche 10 voran heraus, die ringförmig ausgebildet ist, da der Kolben insgesamt topfförmig mit einer Aushöhlung 11 radialsymmetrisch bezüglich der Achse 9 gestaltet ist. Die Stirnfläche 10 dient als Druckfläche zur Betätigung nachgeordneter druckbetätigter Bremsenteile.In this Vorbewegung the piston occurs 3 increasingly from the cylinder body 2 with a face 10 protruding out, which is annular, since the piston as a whole pot-shaped with a hollow 11 radially symmetric with respect to the axis 9 is designed. The face 10 serves as a pressure surface for actuating downstream pressure actuated brake parts.

In einem für den Anschluss des Kolbens an nachgeschaltete Bauelemente vorzusehenden Freiraum-Abstand von der Stirnfläche 10 ist in die Umfangsfläche 4 ein Ringnutsitz 12 eingetieft, in dem eine Manschettendichtung 13 fußt, die mit einer querschnittsbeweglichen Wellenform als Ringmanschette das Querschnittsprofil des Zylinderköpers 2 einhält und mit einem zylinderseitigen Ende 14 in einer entsprechenden Nut im Zylinderkörper 2 gehalten ist. Die Dichtung 13 hat bei der herkömmlichen Ausbildung von Ringnutzsitz 12 und Dichtung 13 einen im Querschnitt O-ringförmigen Fuß 15, dessen Kreisquerschnitt drehbeweglich im Ringnutsitz 12 und dabei zumindest im wesentlichen innerhalb der zylindrischen Umfangsfläche 4 liegt. Der Ringnutsitz 12 ist dementsprechend an seinem innen liegenden Boden toroidartig ausgeformt und geht beidseitig aus seiner Eintiefung in die Umfangsfläche 4 mit materialgerecht stark abgerundeten Kanten über.In a for the connection of the piston to downstream components to be provided free space distance from the end face 10 is in the peripheral area 4 a ring nut seat 12 engulfed in which a cuff seal 13 which, with a cross-section movable waveform as a ring collar, the cross-sectional profile of the cylinder body 2 complies with and with a cylinder-side end 14 in a corresponding groove in the cylinder body 2 is held. The seal 13 has in the conventional training of ring use 12 and seal 13 a cross-sectionally O-shaped foot 15 whose circular cross section rotatably in the ring groove seat 12 and at least substantially within the cylindrical peripheral surface 4 lies. The ring nut seat 12 is accordingly toroid-like formed on its inner bottom and goes on both sides of its recess in the peripheral surface 4 with material-oriented strongly rounded edges.

Diese Ausgestaltung ist bewährt und auch durchaus praxisgerecht einfach, hat allerdings den Nachteil, dass für die Tiefe des Ringnutsitzes 12 und für die damit einhergehende Breite unter Einbeziehung der abgerundeten Kanten ein erheblicher konstruktiver Platzbedarf vorzusehen ist. Darüber hinaus besteht die Gefahr, dass die Stirnfläche bei randseitiger Belastung, durch den Ringnutzsitz 12 hinterschnitten, bereichsweise abbricht. Dem ist bereits dadurch Rechnung getragen worden, dass die Stirnfläche 10 am Umfangsrand eine Fase 16 erhält, um den Randbereich belastungsfrei zu halten. Dementsprechend muss aber dann die verbleibende Stirnfläche 10 (ohne den Bereich der Fase 16) ausreichend dimensioniert sein, womit sich für den Materialbedarf zwischen der Aushöhlung 11 und der Umfangsfläche 4 des Kolbens ein entsprechend großer Materialbedarf ergibt.This embodiment is proven and also quite practical, but has the Disadvantage that for the depth of the ring nut seat 12 and for the associated width including the rounded edges a considerable constructive space requirement is provided. In addition, there is a risk that the end face at randseitiger load, through the ring groove 12 undercut, partially breaks off. This has already been taken into account by the fact that the end face 10 at the peripheral edge a chamfer 16 receives to keep the edge area load. Accordingly, but then the remaining face 10 (without the area of the chamfer 16 ) are sufficiently dimensioned, which is responsible for the material requirements between the cavity 11 and the peripheral surface 4 the piston results in a correspondingly large amount of material.

In 3 und 4 ist ein erfindungsgemäß geänderter Kolben 20 mit einer dazu angepassten Manschettendichtung 21 dargestellt, beide wieder mit dem Zylinderkörper 2 und der darin eingelagerten Dichtung 6 gemäß 1 und 2 zusammenwirkend. Die Umfangsfläche des Zylinderkörpers 20 weist einen Ringnutsitz 22 auf, der nur minimal in radialer Richtung von außen nach innen eingetieft ist und einen relativ breiten Nutboden 23 in zylindrischer Form ausbildet. Der Nutboden 23 steigt mit einer abgeflacht mit einem stumpfen Winkel ansteigenden Stufe 24 zur Umfangsfläche 4 hin an, die die Kontaktfläche für die Dichtung 6 bildet.In 3 and 4 is a piston modified according to the invention 20 with a custom cuff seal 21 shown, both again with the cylinder body 2 and the seal embedded in it 6 according to 1 and 2 cooperatively. The peripheral surface of the cylinder body 20 has a ring nut seat 22 on, which is only minimally recessed in the radial direction from outside to inside and a relatively wide groove bottom 23 formed in a cylindrical shape. The groove bottom 23 rises with a level flattened at an obtuse angle 24 to the peripheral surface 4 towards the contact surface for the seal 6 forms.

Die zylindrisch ausgebildete Bodenfläche wird durch einen Dichtungsfuß 25 der Manschettendichtung 21 belegt, der einen etwa flach-rechteckigen Querschnitt aufweist – sich nicht also wie der Dichtungsfuß 15 der herkömmlichen Manschettendichtung drehen kann, sondern flach anliegt, wobei Verformungen der Dichtung infolge von Kolbenbewegungen vom Wellenkörper der Manschettendichtung 21 übernommen werden.The cylindrical bottom surface is formed by a sealing foot 25 the cuff seal 21 occupied, which has a roughly flat-rectangular cross-section - not as the sealing foot 15 the conventional sleeve seal can rotate, but lies flat, with deformations of the seal due to piston movements of the shaft body of the boot seal 21 be taken over.

Der Boden 23 des Ringnutsitzes 22 wird zu einer Stirnfläche 26 hin durch eine der Stufe 24 gegenüberliegende Stufe 27 begrenzt, die in einem ähnlich stumpfen Winkel wie die Stufe 24 ansteigt, allerdings insgesamt kleiner ist, da eine zwischen Ringnutsitz 22 und Stirnseite 26 verbleibende Ringfläche 28 auf einen geringeren Durchmesser als die Umfangsfläche 4 gesetzt ist. Diese Maßnahme ermöglichst es, die Umfangsfläche 4 einer Feinbearbeitung für den Aufgriff der Dichtung 6 zu unterziehen – beispielsweise zu polieren – und dabei die Ringfläche 28 auszulassen. Überdies trägt die Verkleinerung der Stufe 27 der Belastbarkeit Rechnung, bei der hinterschnittene Bereiche des Kolbens weniger belastbar sind und dementsprechend verringert werden. Dies führt insgesamt zu einer erheblichen Materialeinsparung, so dass die Stirnfläche 26 insgesamt verkleinert – verschmälert – werden kann und statt einer nach dem Stand der Technik vorgesehen Fase 16 nur noch eine Abrundung 29 zum sicheren Entformen des Kolbens bei der Herstellung und zur Vermeidung stoßempfindlicher Kanten erhält. Die der verringerten Stirnfläche 26 entsprechende Reduzierung setzt sich in der Wandstärke des Kolbens 20 zum Kolbenende hin fort und führt damit zu einer wesentlichen Materialersparnis wie auch einer funktionell vorteilhaften Gewichtseinsparung.The floor 23 of the ring seat 22 becomes an end face 26 through one of the steps 24 opposite step 27 limited, at a similar obtuse angle as the step 24 increases, but overall is smaller, as one between Ringnutsitz 22 and front side 26 remaining ring surface 28 to a smaller diameter than the peripheral surface 4 is set. This measure makes it possible, the peripheral surface 4 a fine machining for the grip of the seal 6 undergo - for example, to polish - while the ring surface 28 omit. Besides, reduction of a step carries out 27 the load capacity calculation, in which undercut areas of the piston are less resilient and are reduced accordingly. Overall, this leads to considerable material savings, so that the end face 26 total reduced - can be narrowed - and instead of a state-of-the-art bevel 16 just a rounding off 29 for safe removal of the piston during manufacture and to avoid impact-sensitive edges. The reduced face 26 corresponding reduction is in the wall thickness of the piston 20 towards the piston end and thus leads to a substantial saving of material as well as a functionally advantageous weight saving.

Eine abgewandelte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kolbens 30 gemäß 5 und 6 innerhalb eines hydraulischen Zylinders 2 mit einer Abdichtung 6 weist für eine Manschettendichtung 31, die ähnlich der Manschettendichtung 21 nach 3 und 4 ausgebildet sein kann, einen noch weiter abgeflachten Ringnutsitz 32 auf, der wiederum einen flachen zylindrischen Boden 33 vorsieht, von dem der Ringnutsitz mit einer verkleinerten, abgeflacht mit einem stumpfen Winkel zur Umfangsfläche 4 hin ansteigenden Stufe 34 abgesetzt ist. Diese Form der Eintiefung ist das Resultat einer Minimierung. Bei einem innen mit entsprechendem Untermaß stramm auf dem Boden 33 aufsitzenden Dichtungsfuß 35 tragen schon die Reibkräfte wesentlich zum Sitz des Dichtungsfußes 35 bei. Zu dessen exakter Positionierung und auch zur Lagesicherung bei ausfahrendem Kolben 30 kann dann eine sehr kleine und abgeflachte Stufe 34 zur Festlegung ausreichen.A modified embodiment of a piston according to the invention 30 according to 5 and 6 inside a hydraulic cylinder 2 with a seal 6 indicates a cuff seal 31 that are similar to the cuff seal 21 to 3 and 4 may be formed, a still further flattened Ringnutsitz 32 on, in turn, a flat cylindrical bottom 33 provides, of which the annular groove seat with a reduced, flattened at an obtuse angle to the peripheral surface 4 towards increasing level 34 is discontinued. This form of indentation is the result of minimization. In an inside with corresponding undersize tight on the floor 33 seated sealing foot 35 Already the frictional forces contribute significantly to the seat of the sealing foot 35 at. To its exact positioning and also to secure the position when extending the piston 30 can then be a very small and flattened step 34 to be sufficient.

Bei dem Dichtungssitz 32 ist auf der der Stufe 34 gegenüberliegenden Seite des Bodens 33 ganz auf eine Abstufung verzichtet. Hier geht der Boden 33 mit seiner Zylinderform unabgestuft zu einer Stirnfläche 36 hin in einen Randbereich 37 über, wobei zwischen der Stirnfläche 36 und dem Randbereich 37 lediglich eine zur Vermeidung von Kantenabsplitterung und Kantenausbruch materialgerecht vorzusehende kleine Rundung oder Fase benötigt wird. Die Wandstärke des Kolbens ist insgesamt ohne eine Hinterschneidung belastungsgerecht minimiert. Bei der so gestalteten Ausführungsform gemäß 5 und 6 ist auch dem Umstand Rechnung getragen, dass die Dichtung 31 bei ausfahrenden Kolbenbewegungen mit ihrem Dichtungsfuß 35 allenfalls zu einem Kolbenende 38 hin gezogen wird, ein Verrutschen zum Stirnende 36 hin außer Betracht bleiben kann.In the seal seat 32 is on the level 34 opposite side of the floor 33 completely waived a grading. Here's the floor 33 with its cylindrical shape unabated to an end face 36 towards a border area 37 over, being between the end face 36 and the edge area 37 only a small rounding or chamfer to be provided in a material-appropriate manner to avoid edge chipping and edge breakout is required. The wall thickness of the piston is minimized overall load without an undercut. In the thus designed embodiment according to 5 and 6 is also taken into account the fact that the seal 31 with extending piston movements with their sealing foot 35 if necessary, to a piston end 38 pulled, a slipping to the front end 36 out of consideration.

In 7 und 8 ist eine weiter abgewandelte erfindungsgemäße Ausführungsform eines Kolbens 40 mit einer Manschettendichtung 41 dargestellt, die im wesentlichen den Manschettendichtungen 21 und 31 aus den 3 bis 6 entsprechen kann.In 7 and 8th is a further modified embodiment of a piston according to the invention 40 with a cuff seal 41 shown, which are essentially the cuff seals 21 and 31 from the 3 to 6 can correspond.

Auffällig abweichend ist allerdings ein Dichtungssitz 42 ausgestaltet, der zwischen einer Umfangsfläche 4 des Kolbens 40 und einer zu einer Stirnfläche 43 gelegenen Randfläche 44 einen Ringnutsitz 42 mit einem Wellenprofil ausbildet. Dieses liefert mit umlaufenden Rillen und Rippen einen verbesserten Halt für einen aufgreifenden Dichtungsfuß 45, um den Ringnutzsitz möglichst flach zu gestalten. Auch hier ist vorgesehen, den Randbereich 44 radial gegenüber der Umfangsfläche 4 zurückzunehmen, um Materialeinsparungen zu erzielen und auch den fein zu bearbeitenden Bereich der Umfangsfläche 4 zu verringern.Striking deviating, however, is a seal seat 42 designed, between a peripheral surface 4 of the piston 40 and one to a face 43 located edge surface 44 a ring nut seat 42 formed with a wave profile. This provides with circumferential grooves and ribs an improved grip for a grasping sealing foot 45 to make the ring seat as flat as possible. Again, the edge area is provided 44 radially opposite the peripheral surface 4 take back to achieve material savings and also the finely machined area of the peripheral surface 4 to reduce.

Ein in 9 und 10 dargestellter weiterhin abgewandelter Kolben 50 gemäß der Erfindung weist in einem Dichtungssitz 52 ein Wellenprofil auf, das etwas stärker konturiert als das Wellenprofil des Dichtungssitzes 42 aus 7 und 8 ist. Vor allem aber ist eine Manschettendichtung 51 mit einem Fuß 55 versehen, der zu dem Dichtungssitz eine ebenfalls wellige Querschnittskonturierung aufweist und sich damit dem Ringnutsitz 52 zusätzlich zu der elastischen Verformbarkeit anpasst.An in 9 and 10 illustrated still modified piston 50 according to the invention comprises in a sealing seat 52 a wave profile that slightly more contoured than the wave profile of the seal seat 42 out 7 and 8th is. Above all, there is a cuff seal 51 with one foot 55 provided, which has a wavy cross-sectional contouring to the seal seat and thus the ring groove seat 52 in addition to the elastic deformability adapts.

Eine Variante zu dem erfindungsgemäßen Kolben und der zugehörigen Manschettendichtung nach 9 und 10 findet sich in 11 und 12, bei der ein Ringnutsitz 62 in einem Kolben 60 eine stärker axial gerichtete – sägezahnartige – Form aufweist. Dabei wird bei einer einzigen umlaufenden Zwischenrippe 63 eine steile Flanke 66 ausgebildet, gegen die eine entsprechende Innenprofilierung eines Dichtungsfußes 55 einer Manschettendichtung 61 anliegt.A variant of the piston according to the invention and the associated sleeve seal according to 9 and 10 can be found in 11 and 12 in which a ring nut seat 62 in a flask 60 has a more axially directed - sawtooth - shape. This is at a single circumferential intermediate rib 63 a steep flank 66 formed against the corresponding inner profiling of a sealing foot 55 a cuff seal 61 is applied.

Die vorstehenden erfindungsgemäßen Ausgestaltungen zeigen, dass auch bei kunststoffgebundenen Materialien konstruktive Möglichkeiten zur Materialeinsparung und Massereduzierung gegeben sind. Die erfindungsgemäßen Gestaltungen werden insbesondere auch den Bedingungen des Materials mit durch Pressformen, Aushärten und Nachhärten bestimmten Herstellungsprozess gerecht.The above embodiments of the invention show that even with plastic-bonded materials constructive possibilities for saving material and mass reduction are given. In particular, the designs according to the invention also satisfy the conditions of the material with a production process determined by press molding, curing and postcuring.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

JP 200628377 A [0006]
DE 3227135 A1 [0007]
DE 3143165 A1 [0007]
JP 61-079070A [0008]

Claims

Piston ( 20 . 30 . 40 . 50 . 60 ) made of plastic-bonded materials for a hydraulic actuator, in particular a brake cylinder ( 2 ), with a hydraulically pressurized piston end ( 7 . 38 ), a substantially cylindrical peripheral surface ( 4 ) and an end face opposite the piston end ( 26 . 36 . 43 ) for non-positive engagement against a driven-side pressure surface, wherein in the peripheral surface ( 4 ) at a distance from the end face ( 26 . 36 . 43 ) a ring nut seat ( 22 . 32 . 42 . 52 . 62 ) for a piston-side and cylinder-side fixed, in a movable seal ( 21 . 31 . 41 . 51 . 61 ) having a recess less than half the width of the seat and fitted with a sealing foot ( 15 . 25 . 35 . 45 . 55 ) alone from the ring nut seat ( 22 . 32 . 42 . 52 . 62 ) on the piston ( 20 . 30 . 40 . 50 . 60 ), characterized in that the recess is formed by at least one flattened step with an obtuse angle ( 24 . 34 ) to the peripheral surface ( 4 ) increases.

Piston ( 20 . 30 . 40 . 50 . 60 ) according to claim 1, characterized in that the recess by a one-sided stage ( 34 ) on the end of the piston ( 38 ) and to the end face ( 36 ) is continuously stepless.

Piston ( 20 . 30 . 40 . 50 . 60 ) according to claim 1 or 2, characterized in that the recess in a circumferentially circumferential profiling ( 42 . 52 . 62 ) is designed with a wavy cross-section.

Piston ( 20 . 30 . 40 . 50 . 60 ) according to claim 3, characterized in that the profiling ( 62 ) at least one steep against the peripheral surface angeigter flank ( 64 ) having.

Piston ( 20 . 30 . 40 . 50 . 60 ) according to claim 3 or 4, characterized by a ring seat ( 52 . 53 ) held seal ( 51 . 61 ), which takes on a complementary profiling on the profiling.

Piston ( 20 . 30 . 40 . 50 . 60 ) according to one of claims 1 to 5, characterized in that the cylindrical surface ( 4 ) is at least in an axial portion of a seal sliding surface, preferably by grinding, is finished, on which a in a piston ( 20 . 30 . 40 . 50 . 60 ) encompassing cylinder body ( 2 ) mounted seal ( 6 ) slides.