DE3524774A1 - Druckmittel-arbeitszylinder, insbesondere fuellzylinder fuer hydrodynamische bremsen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Druckmittel-Arbeitszylin­ der nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Ein Druckmittel-Arbeitszylinder dieser Art, der als Füllzylin­ der für den Arbeitskreislauf einer hydrodynamischen - auch als Retarder bezeichneten - Bremse eines Kraftfahrzeuges verwendet wird, ist aus der DE-AS 21 02 078 bekannt.

Zur Verkürzung der Ansprechzeit von Retardern allgemein und/ oder zur Konstanthaltung des Getriebeölspiegels bei baulich in das Getriebegehäuse eines Gangwechselgetriebes integrierten Retardern werden Arbeitszylinder der eingangs genannten Art, in diesem Falle auch als Füllzylinder bezeichnet, verwendet. Die Energie zum Ausschieben des Ölvolumens der einen Zylinder­ kammer mittels des Trennkolbens in die Strömungsbremse liefert die Druckluftanlage des Fahrzeuges. Das Füllen des Arbeits­ zylinders wiederum übernimmt - bei abgeschaltetem Luftdruck - teils der als Pumpe wirkende Retarder selbst, teils eine im Getriebe integrierte Zahnradpumpe.

Aus Platzgründen können Arbeitszylinder im allgemeinen nicht im Getriebe untergebracht, sondern müssen außerhalb ange­ ordnet werden. Ein gemeinsames Ölsystem von Getriebe und Arbeitszylinder macht eine besondere Abdichtung notwendig, da Undichtigkeiten am Arbeitszylinder zu Getriebeölver­ lusten führen. Die Kolbendichtungen, die die Zylinderkammern voneinander trennen - üblicherweise wird je ein Dichtungsele­ ment öl- bzw. luftseitig eingesetzt, seltener doppelt wirkende Kolbendichtungen oder sogenannte Komplettkolben - sind stark bean­ sprucht. Dies gilt vorallem für die dem Öl zugewandte Dichtung. Hier können Verunreinigungen im Getriebeöl, z.B. Abrieb oder thermische Beanspruchungen, zu Verletzungen der Dichtlippe führen.

Während einer Retarderbremsung - d.h., die eine Zylinderkammer ist mit Druckluft beaufschlagt - bewirkt der gegenüber der Öl­ seite höhere Luftdruck, daß sich die Lippe des luftseitigen Dichtringes an die Zylinderwand anlegt und so das Abfließen des Öles über eine Leitung und ein Entlüftungsventil der Druck­ luftanlage im Fahrzeug verhindert.

Im Zugbetrieb oder bei Stillstand des Fahrzeuges mit laufendem Motor, wenn der Retarder abgeschaltet, d.h., wenn die eine Zylinderkammer entlüftet ist, kann aus dem gemeinsamen, unter Druck stehenden Ölsystem permanent Öl über die defekte Kolben­ dichtung unbemerkt nach außen abfließen.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht im wesent­ lichen darin, die vorerwähnten Leckagen an den Dichtungen zur Trennung der Zylinderkammern am Eindringen besonders in die luftseitige Zylinderkammer soweit wie möglich zu hindern.

Die erläuterte Aufgabe ist gemäß der Erfindung mit den kenn­ zeichnenden Merkmalen von Patentanspruch 1 gelöst.

Bei dem Arbeitszylinder nach der Erfindung könnten die Dicht­ flächen zur Trennung der Zylinderkammern und/oder die Endlagen- Dichtflächen an sich für sich allein die Dichtfunktion ausüben.

Bei dem Arbeitszylinder nach der Erfindung kann die eine Zylin­ derkammer mit Druckluft beaufschlagbar und in der betreffen­ den Endlage des Trennkolbens entlüftet sein. Für diesen Fall ist es vorteilhaft, insbesondere für die gering beanspruchten Endlagen-Dichtflächen eine Armierung durch einen Dichtring vor­ zusehen, gegen oder über den der Trennkolben bei Erreichen sei­ ner Endlage fährt. Vorteilhaft ist der Einsatz radial wirkender Dichtungen, speziell Nut- oder Lippendichtringe. Kleine Öl­ drücke garantieren bereits, daß der Trennkolben über die Dicht­ lippe geschoben wird. Axiale Abdichtungen, Flachdichtung oder ähnliches, sind hierfür weniger geeignet, da bei diesen eine gute Dichtwirkung hohen Öldruck voraussetzt. Der Raum zwischen luftseitiger Kolbendichtung und der Endlagen-Dichtung muß möglichst klein ausgeführt sein, da sich hier Lecköl sammeln kann, das beim Zuschalten des Arbeitszylinders in die luftsei­ tige Zylinderkammer gelangt, aus der es dann beim Abschalten des Arbeitszylinders gemeinsam mit der Luft ausgeschoben wird. Gewisse Ölverluste lassen sich so nicht vermeiden. Vernach­ lässigbar klein können die Leckagen werden, wenn der Raum zwi­ schen Endlagen- und luftseitiger Dichtung mit Druckluft be­ aufschlagt wird, sobald der Trennkolben seine Endlage erreicht hat. Sowohl bei zugeschaltetem als auch bei abgeschaltetem Arbeitszylinder verhindert der gegenüber der Ölseite immer höhere Luftdruck das Ausfließen des Öles.

Liegen bei einer anderen Ausführungsart des Arbeitszylinders nach der Erfindung die Kolbendichtungen axial außen und die Führungsbänder dazwischen, kann das Abdichten des Trennkolbens in seiner Endlage auch so erfolgen, daß ein ringförmiger konischer Dichtansatz, auf welchen der luftseitige Nutring auffährt, die Dichtlippe radial gegen die Zylinderwand drückt. Der Kegelwinkel des Dichtansatzes wird auf den Öldruck so abgestimmt, daß Dichtheit gewährleistet ist.

Von der Erfindung sind naturgemäß gattungsfremde bekannte Ar­ beitszylinder (GB-PS 14 05 688) nicht betroffen, bei denen als Trennkolben eine in sich nicht starre Membrane verwendet ist, welche die beiden Zylinderkammern permanent gasdicht von einan­ der trennt.

Einzelheiten der Erfindung sind nachstehend anhand von zwei in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen beschrieben. In der Zeichnung bedeuten

Fig. 1 einen Schnitt in einer die Zylinderachse enthalten­ den Ebene durch einen Arbeitszylinder nach der Er­ findung in einer ersten Ausführungsform, und

Fig. 2 einen Teilschnitt entsprechend der Darstellung von Fig. 1 durch einen Arbeitszylinder nach der Er­ findung in einer zweiten Ausführungsform.

Der Arbeitszylinder 3 in Fig. 1 besteht aus relativ dünnwandigen Zylinder 5, in dem ein im Querschnitt doppel-T-förmiger in sich starrer Trennkolben 11 axial verschiebbar geführt ist. An sei­ nen Stirnenden ist der Zylinder 5 durch je einen Zylinderdeckel 31 bzw 32 mit je einem Druckmittel-Arbeitsanschluß 17 bzw 18 verschlossen, wobei der Zylinderinnenraum 6 durch den Trenn­ kolben 11 in zwei Zylinderkammern 8 und 9 unterteilt ist. Die Zylinderkammern 8 und 9 sind jeweils nach Atmosphäre durch einen zwischen Zylinderende und Zylinderdeckel 31 bzw 32 eingesetzten Dichtring 33 und gegeneinander durch Nutringe 28 und 29 abge­ dichtet, wobei letztere in je einer Nut 19 bzw 21 im Außen­ mantel 16 des Trennkolbens 11 aufgenommen sind und mit der Innenwand 15 des Zylinders 5 als Gegendichtfläche zusammenar­ beiten. Zu seiner reibungsarmen Führung in den Richtungen der Zylinderachse 13-13 an der Innenwand 15 ist der Trennkolben 11 an seinem Außenmantel 16 noch mit bandförmigen Gleitringen 34 und 35 ausgerüstet, die bei dieser Ausführungsform wirkungs­ mäßig zwischen einer Zylinderkammer 8 bzw 9 und dem zugehörigen Nutring 28 bzw 29 liegen.

Der Trennkolben 11 ist in seiner einen Endlage 14 gezeichnet, in welcher er am Zylinderdeckel 31 anliegt, so daß das Volumen der Zylinderkammer 8 auf seinen Minimalwert gebracht ist. In dieser Endlage 14 steht eine zylindrische Endlagen-Dichtfläche 7 an einem den Trennkolben 11 benachbarten Wandteil 20 des Zylinderdeckels 31 in axialer Überdeckung mit einer zylin­ drischen Endlagen-Dichtfläche 22 am Innenumfang des Trennkol­ bens 11. Geht man davon aus, daß im Betrieb die unter Druckluft setzbare Zylinderkammer 8 über ihren Arbeitsanschluß 17 in der Endlage 14 des Trennkolbens 11 entlüftet und die andere Zylin­ derkammer 9 mit hydraulischem Betriebsmittel befüllt ist so­ wie unter Überdruck steht, dann verhindert die Endlagen-Dich­ tung 7, 22 ein Abfließen von infolge Undichtigkeiten des der hydraulischen Zylinderkammer 9 zugekehrten Nutringes 29 auf­ tretenden Leckagen über den Arbeitsanschluß 17 in die ange­ schlossene Druckluftanlage. Zur Verbesserung der Dichtfunktion der Endlagen-Dichtung 7, 22 weist die Dichtfläche 7 eine Auf­ nahmenut 23 für einen Nutring 24 auf, der mit der anderen Dichtfläche 22 zusammenarbeitet.

Sieht man keine weiteren Vorkehrungen vor, sollte die zwischen Endlagen-Dichtung 7, 22 bzw. 23, 24 einerseits und der Dichtstelle des Nutringes 28 andererseits eingeschlossene ringförmige Zwischenkammer 26 in ihrem Volumen so klein wie möglich ge­ halten sein, um die Leckagen, welche nach dem Verschieben des Trennkolbens 11 aus seiner Endlage 14 in Richtung des anderen Zylinderdeckels 32 in die Zylinderkammer 8 eintreten können, zu begrenzen.

Andernfalls ist es vorteilhaft, in dem Wandteil 20 einen in die Zwischenkammer 26 einmündenden Druckanschluß 27 vorzusehen, um beim Erreichen der Endlage 14 einen Hilfsdruck (Druckluft) ein­ zuspeisen, der den Nutring 28 beaufschlagt und somit jegliche Leckagen aus der Zylinderkammer 9 verhindert.

Bei der Ausführungsform der Fig. 2 ist für den Arbeitszylinder 4 ein Trennkolben 11 verwendet, der in seinem Außenmantel 16 eine mittig liegende Umfangsnut 10 mit einem mit der Innen­ wand 15 des Zylinders 5 als Führung zusammenarbeitenden Gleit­ ring 12 aufweist. Beiderseits des Gleitringes 12 sind in Nuten 19, 21 aufgenommene Nutringe 28 und 29 im Außenmantel 16 des ebenfalls in seiner Endlage 14 am Zylinderdeckel 31 gezeichneten Trennkolben 11 vorgesehen, die mit der Innenwand 15 des Zylin­ derinnenraumes 6 als Gegendichtfläche zusammenarbeiten, um die Zylinderkammern 8 und 9 gegenseitig abzudichten.

Bei dieser Ausführungsform wird die erfindungsgemäße End­ lagen-Dichtung durch die Nut 30 des der luftseitigen Zy­ linderkammer 8 zugehörigen Nutring 28 und durch einen ko­ nischen Dichtansatz 25 am Wandteil 20 gebildet, wobei der Dichtansatz 25 konzentrisch zur Zylinderachse 13-13 und fluchtend zur Nut 30 angeordnet ist. Durch die Konusform des Dichtansatzes 25 wird die Dichtlippe des Nutringes 28 gegen die Innenwand 15 gepresst, so daß am Nutring 29 auf­ tretende Leckagen nicht zum Arbeitsanschluß 17 bzw in die Zylinderkammer 8 nach dem Abschalten des Luftdruckes ge­ langen können.

Im übrigen stimmen beide Ausführungsformen überein.

Claims (5)

1. Druckmittel-Arbeitszylinder, insbesondere Füllzylinder für den Arbeitskreislauf einer hydrodynamischen Bremse, bei dem ein Zylinderraum in zwei Zylinderkammern durch einen in sich starren Trennkolben unterteilt ist und der in den Richtungen der Zylinderachse beweglich im Zylinderraum angeordnete Trenn­ kolben wenigstens in Bezug auf die eine Zylinderkammer eine Endlage einnehmen kann, in der das Kammervolumen einen Mini­ malwert aufweist, und bei dem die zylindrische Innenwand des Arbeitszylinders und der Außenmantel des Trennkolbens mit korrespondierenden Dichtflächen zur Trennung der beiden jeweils einen Druckmittel-Arbeitsanschluß aufweisenden Zylinderkammern versehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Trennkolben (11) und ein die betreffende Zylinderkammer (8) in der Endlage (14) begrenzender Wandteil (20) des Arbeits­ zylinders (3 bzw 4) korrespondierende Endlagen-Dichtflächen (22 und Nut 23 bzw. Nutring 24 und Dichtansatz 25) aufweisen, die ausschließlich im Bereich der Endlage (14) zusammenar­ beiten und wirkungsmäßig zwischen dem Arbeitsanschluß (17) der betreffen­ den Zylinderkammer (8) und den Dichtflächen (Innenwand 15 und Nuten 19, 21) zur Trennung der Zylinderkammern (8, 9) angeordnet sind.

2. Arbeitszylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Dichtflächen (Innenwand 15 und Nuten 19, 21) zur Trennung der Zylinderkammern (8, 9) und den Endlagen- Dichtflächen (22 und Nut 23) eine ringförmige Zwischenkammer (26) eingeschlossen ist.

3. Arbeitszylinder nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenkammer (26) unter einen Hilfsdruck setzbar ist.

4. Arbeitszylinder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Wandteil (20) einen ringförmigen Endlagen-Dichtansatz (25) und der Trennkolben (11) einen Nutring (28) zur Trennung der Zylinderkammern (8,9) aufweisen sowie die Nut (30) des Nutringes (28) in Bezug auf den Endlagen-Dichtansatz (25) sowohl offen als auch fluchtend angeordnet ist.

5. Arbeitszylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Endlagen-Dichtfläche (Nut 23) mit einem Dichtring (24) versehen ist.