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Dichtmanschette
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Die Erfindung betrifft eine Dichtmanschette für eine Kolben-Zylinder-Anordnung,
insbesondere für Geberzylinder von hydraulischen Anlagen, mit einem Grundkörper
und einer sich jeweils daran anschließenden inneren und äußeren Dichtlippe mit mindestens
je einer Dichtfläche zur Abdichtung zweier unterschiedlicher Drücke aufweisender
Druckräume, wobei beide Druckräume in Lösestellung des Kolbens über ein bei Betätigung
des Kolbens durch ein Ventil schließbaren Kanal miteinander verbunden sind.
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Bei einer bekannten Dichtmanschette für eine Kolben-Zylinder-Anordnung
(DE-PS 1 655 308) ist der Kanal in der Zylinderbohrung des Zylindergehäuses ausgebildet
und wird bei Betätigung des Kolben von der Dichtmanschette wegabhänyig von dem Druckraum
getrennt. Durch den in Lösestellung des Geberzylinders den Druckraum mit dem Nachfüllraum
verbindenden Kanal wird erreicht, daß in Lösestellung des Geberzylinders ein Druckanstieg,
beispielsweise infolge von Erwärmung im hydraulischen Kreis, vermieden wird. Desweiteren
soll der Kanal bezwecken, daß im unbetätigten Zustand des Geberzylinders Hydraulikflüssigkeit
bei Bedarf über den Kanal in den Druckraum fließen kann.
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Die Anordnung der Nut in der Zylinderbohrung erschwert die erstellung
des Zylindergehäuses und führt somit zu erhöhten Herstellkosten. Auch die Lebensdauer
der Dichtmanschette wird durch diese Nut herabgesetzt, da die
Ubergänge
der Nut zur Zylinderbohrung auf die Dichtfläche der Dichtmanschette wie ein stumpfes
Schneidwerkzeug wirken.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine olben-Zylinder-Anordnung,
insbesondere für Geberzylinder, zu schaffen, bei der bei einfacher konstruktiver
Gestaltung die Herstellung des Ventils und Kanals vereinfacht und gleichzeitig die
Lebensdauer verbessert wird.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Kanal und
das Ventil an der Dichtmanschette ausgebildet sind und daß das Ventil durch die
Drosselwirkung des Kanals druckabhängig betätigbar ist. In Lösestellung des Kolbens
ist der Druck raum über den am Umfang der Dichtmanschette ausgebildeten Kanal mit
dem Nachfüllraum verbunden. Bei anfänglicher Betätigung des Geberzylinderkolbens
wird in den Hydraulikkreis ein geringer Uberdruck aufgebaut, da zum einen erst die
Reibung an den Hydraulikzylindern überwunden werden muß, bis eine Verschiebung erfolgt
und zum anderen der sehr kleine Querschnitt des Kanals nur einen begrenzten Strömungsmitteldurchfluß
erlaubt. Dieser geringe Uberdruck genügt aber bereits, das Ventil an der Dichtmanschette
zu schließen, so daß Druckraum und Nachfüllraum voneinander druckdicht getrennt
werden. Der Kanal und das Ventil werden gleichzeitig an der Dichtmanschette mit
angeformt, so daß hierdurch die Kolben-Zylinder-Anorndung wesentlich vereinfacht
wird.Es entsteht eine einfache und leicht herstellbare
Dichtmanschette.
Aufgrund der erfindungsgemäßen Dichtmanschette können nun aufwendige Kanäle, wie
beispielsweise das bekannte "Schnüffelloch" im Hauptbremszylinder entfallen. Auch
der bei den herkömmlich bekannten Dichtmanschetten während des Uberfahrens des Schnüffellochs
hervorgerufene Verschleiß wird durch die erfindungsgemäße Dichtmanschette vermieden.
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Besonder einfach wird die Dichtmanschette dann, wenn eine Dichtfläche
zwei hintereinander angeordnete Abschnitte aufweist, wovon an dem vorderen Abschnitt
der Kanal und an dem hinteren Abschnitt das Ventil ausgebildet sind. Hierdurch wird
auch sichergestellt, daß der radial innere Rand des Ventils vom Druckraum und der
radial äußere Rand vom Nachfüllraum begrenzt ist und dadurch ein leicht ansprechbares
und zuverlässiges Ventil geschaffen wird. Je nach Ausführung des Geberzylinders
ist es möglich, das Ventil und den Kanal sowohl mit dem Geberzylindergehäuse als
auch mit dem Kolben zusammenwirken zu lassen. Dies hängt nur davon ab, ob das Ventil
und der Kanal an der äußeren oder inneren Dichtfläche der jeweiligen Dichtlippe
der Dichtmanschette ausgebildet sind.
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Eine besonders gute Steuertätigkeit des Ventils wird dadurch erreicht,
daß der vordere Abschnitt der Dichtfläche der Dichtmanschette ständig und der hintere
Abschnitt erst bei Druckaufbau druckdicht an der Dichtfläche der Kolben-Zylinder-Anordnung
anliegt. Mit dieser Ausführung wird entsprechend dem Kanalquerscnitt eine ganz bestimmte
Drosselwirkung bei Betätigung des Geber zylinders verursacht,
die
bei einer ganz bestimmten Druckdifferenz bewirkt, daß zwischen Druckraum und Nachlaufraum
das Ventil gechlossen wird. Das Verschließen des Ventils muß bereits bei einem sehr
geringen Kolbenhub entstehen, damit ein möglichst frühes Ansprechen der Hydraulikanlage
erreicht wird. Die Ilerstellung der Dichtmanschette ist besonders einfach, wenn
auf der vorderen Dichtfläche der Dichtlippe eine in Längsrichtung der Kolben-Zylinder-Anordnung
verlaufende Rille ausgebildet ist, die mit dem Kolben bzw. Zylinder den Kanal bildet.
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Besonders gute Ergebnisse wurden an einer Dichtmanschette erzielt,
die an ihrer Dichtlippe einen im wesentlichen, vom Grundkörper ausgehenden und sich
nach vorne erweiternden im Querschnitt hohlkegelstumpfförmigen Ring aufweist, an
dem der vordere und hintere Abschnitt ausgebildet sind.
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Die Dichmanschett ist besonders geeignet für Hauptbremszylinder von
Bremsanlagen von Kraftfahrzeugen und Kupplungsgeberzylinder.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt
und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen: Fig. 1 Teillängsschnitt oberhalb
der Mittellinie einer Kolben-Zylinder-Anordnung mit der erfindungsgemäßen Dichtmanschette,
bei der der Kolben sich in Lösestellung befindet und
Fig. 2 Teillängsschnitt
oberhalb der Mittellinie der Kolben-Zylinder-Anordnung gemäß Fig. 1, bei der sich
der Kolben in Betätigungsstellung befindet.
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In Fig. 1 und 2 besteht die Kolben-Zylinder-Anordnung 1 aus einem
in einer Zylinderbohrung 2 eines Zylindergehäuses 3 axial verschiebbaren Kolben
4, der zusammen mit einer Dichtmanschette 5 die Zylinderbohrung 2 in einen Druckraum
6 und einen Nachlaufraum 7 trennt. Der Druckraum 6 ist über eine nicht dargestellte
Druckleitung mit einem ebenfalls nicht dargestellten Betätigungsorgan, beispielweise
einem Radbremszylinder einer Bremse, verbunden. Der Nachlaufraum 7 ist über eine
nicht dargestellte Flüssigkeitsverbindung mit einem ebenfalls nicht dargstellten,
stets vom atmosphärischen Druck beaufschlagten Nachlaufbehälter, verbunden.
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Der Kolben 4 weist eine an seiner Mantelfläche 8 ausgebildete, die
Dichtmanschette 5 aufnehmende Ringnut 9 auf, die mit ihren Seitenflächen 10,11 die
Dichtmanschette 5 annähernd ortsfest auf dem Kolben 4 hält.
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Die Dichtmanschette 5 besteht im wesentlichen aus einem scheibenringförmigen
Grundkörper 12 und einem sich jeweils am radial äußeren und inneren Rand anschließenden,
sich zum Druck raum 6 erstreckenden und im Querschnitt hohlkegelstumpfförmigen Ring
13,14. Beide Ringe 13,14 verlaufen konzentrisch zur Mittellinie 15 des Kolbens 4.
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Der radial innere Ring 13 wird durch den Boden 16 der
ringnut
9 soweit nach außen gedrückt, daß der Ring 13 im? wesentlichen parallel zur Mittelinie
15 verläuft. Die Mantelfläche des Bodens 16 bildet mit dem Ring 13 eine erste Dichtfläche
17 der Kolben-Zylinder-Anordnung 1. Die zweite Dichtfläche 18 wird von der Mantelfläche
der Zylinderbohrung 2 und der Dichtlippe 19 am Ring 14 der Dichtmanschette 5 gebildet.
Die Dichtlippe l weist einen vorderen Abschnitt 20 und einen hinteren Abschnitt
21 auf. Die Dichtlippe 19 am vorderen Abschnitt 20 wird von einem an der Mantelfläche
der Dichtlippe 19 ausgebildeten, im wesentlichen parallel zur Mittellinie 15 verlaufenden
Kanal 22, der gemäß Fig. 1 der Zeichnung als -Rille dargestellt ist, geteilt. Die
Dichtlippe 19 am hinteren Abschnitt 21 weist eine geschlossene, zylindrische Mantelfläche
auf.
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Gemäß Fig.l der Zeichnung liegt der vordere Abschnitt 20 an der Mantel
fläche der Zylinderbohrung 2 stets mit geringer Vorspannung an. Am Ubergang vom
vorderen zum hinteren Abschnitt 20,21 verjüngt sich der Ring 14, so daß die Dichtlippe
19 am hinteren Abschnitt 21 konzentrisch und in geringem Abstand zur Zylinderbohrung
2 verläuft. Der Ring 14 im Bereich des hinteren Abschnitts 21 bildet mit der Dichtfläche
18 und der Zylinderbohrung 2 das Ventil 25.
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Die Funktionsweise der Kolben-Zylinder-Anordnung ist folgende: In
Lösestellung gemäß Fig. 1 der Zeichnung der Kolben-Zylinder-Anordnung 1 besteht
eine Druckmittelverbindung
vom Nachlaufraum 7 zum Druckraum 6
über den Durchlaß 23, die Rille 22 und den Durchlaß 24. Beim Betätigen der Kolben-Zylinder-Anordnung
1 baut sich im Druckraum 6 zunächst ein geringer Druck auf, da der kleine Querschnitt
der Rille 22 nur ein langsames Abfließen der Druckflüssigkeit vom Druckraum 6 zum
Nachlaufraum 7 erlaubt und gleichzeitig die mit dem Druckraum verbundenen Nehmerzylinder
aufgrund ihrer Reibung erst bei einem bestimmten Druck sich in Bewegung setzen.
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Dieser geringe Druck reicht aber aus, den hinteren Abschnitt 21 aufgrund
der gegebenen Druckdifferenz radial nach außen gegen die Mantelfläche der Zylinderbohrung
2 druckdicht zu drücken (Fig. 2). Hierbei bildet der hintere Abschnitt 21 der Dichtlippe
19 mit der Zylinderbohrung 2 eine druckdichte Verbindung, so daß der Querschnitt
der Rille 22 verschlossen wird. Druckraum 6 und Nachüllraum 7 sind nun voneinander
druckdicht getrennt.
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Bei weiterer Betätigung der Kolben-Zylinder-Anordnung 1 wird nun Druck
im Druckraum 6 aufgebaut, der sich bis zu den Nehmerzylindern fortsetzt. Die radiale
Aufweitung der Dichtlippe 19 bewegt sich im elastischen Bereich, so daß nach Druckabbau
die Dichtmanschette 5 wieder gemäß Fig. 1 in ihre Ausgangsstellung gelangt.
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