DE3744179A1 - Montage- und fuellvorrichtung fuer einen hydropneumatischen kolbenspeicher - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Montage- und Füllvorrichtung für einen hydropneumatischen Kolbenspeicher mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.

Es ist bekannt, daß Kolbenspeicher ebenso wie Hydrospeicher anderer Bauarten üblicherweise zuerst vollständig montiert werden, bevor durch eine verschließbare Gasfüllöffnung bzw. durch ein Gasfüllventil unter Druck stehendes Gas eingefüllt wird. Nun gibt es aber Anwendungsfälle in der Technik, bei denen diese herkömmliche Gasfüllmethode zu unerwünscht hohen Kosten führen würde. Ein solcher Anwendungsfall liegt z.B. bei Fremdkraft-Bremsgeräten von Kraftfahrzeugen vor und ist aus dem Prospekt

Bendix Hydro-Boost II Power Brake
Form 9-2215 1/80
Bendix Automotive Control Systems
Group-North America
401 N.Bendix Drive
South Bend, Indiana 46634
USA

ersichtlich. In das Gehäuse eines Bremskraftverstärkers wird ein einseitig offener Kolbenspeicher geschraubt, dessen Kolben gegen Herausgleiten durch einen Sprengring gesichert ist. Da der Kolbenspeicher nicht werkstattmäßig gewartet werden soll, ist ein Gasanschluß überflüssig und würde nur zur Erhöhung der Kosten beitragen. Man hat daher eine Montage innerhalb einer Montage- und Füllvorrichtung vorgezogen. Diese an sich sehr einfache Methode kann jedoch zuweilen zu Schäden an den Dichtungen des Kolbens führen. Die Erklärung liegt darin, daß nach dem Beginn des Einschiebens des Kolbens der Druck im Gasraum durch die folgende Kompression entsprechend den Gasgesetzen ansteigt, während der Druck im Montageraum seine ursprüngliche Höhe beibehält. Über der Dichtung entsteht daher eine Druckdifferenz, die insbesondere dann schädlich auf die Dichtung wirkt, wenn diese über eine Sprengringnut oder dergleichen gleiten muß. Während des späteren Betriebes herrscht natürlich bei einem in Bewegung befindlichen Kolben auf beiden Seiten ein nahezu gleicher Druck.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Montage- und Füllvorrichtung der in Rede stehenden Art so auszugestalten, daß Montageschäden weitgehend vermieden werden. Die Ausgestaltung soll mit einfachen Mitteln im Rahmen des üblichen Raumbedarfs erfolgen und auf spezielle Arbeitsschritte oder regelungstechnische Maßnahmen verzichten können.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1.

Die Erfindung geht von der Überlegung aus, daß Schäden bei beidseitig gleichen Drücken an der Dichtung nicht auftreten. Mit der erfindungsgemäßen Lösung wird das Gleichdruckverhalten sehr einfach dadurch erreicht, daß durch geeignete Bemessung des Montageraumvolumens sich automatisch im Montageraum der gleiche Druckanstieg ergibt wie im Gasraum. Dazu muß der Montageraum allerdings von der Druckzuführung entkoppelt sein, was sich z.B. durch den Einbau eines einfachen Rückschlagventils erreichen läßt. Natürlich kann man auch jedes andere dicht schließende Ventil einsetzen.

Anspruch 2 richtet sich auf eine zentrale Öffnung zum Einschieben des freien Endes des Gehäuses.

Anhand eines in der Abbildung prinzipiell dargestellten Ausführungsbeispieles wird die Erfindung näher erläutert.

Die einzige Abbildung zeigt einen Schnitt durch eine Montage- und Füllvorrichtung mit einem Gehäuse und einem Kolben zu Beginn des Einschiebens.

In einer nicht näher dargestellten Vorrichtung 1 ist eine Ansenkung 2 angeordnet, die eine geeignete Form zur Aufnahme eines Bodens 3 eines ansonsten zylindrischen Gehäuses 4 besitzt. Das vorzugsweise senkrecht stehende Gehäuse 4 besitzt eine zylindrische Sackbohrung 5, die feinbearbeitet ist und zur Aufnahme eines Kolbens 6 vorgesehen ist. Der Rand 7 des Gehäuses 4 ist innen als Einführschräge 8 ausgebildet und außen etwas zu einer gewindefreien Dichtfläche 9 abgesetzt, an welche sich ein Gewinde 10 anschließt. Im Bereich des Randes 7 ist innen eine Sprengringnut 11 eingestochen. Der Kolben 6 besitzt eine Sackbohrung 12, die zusammen mit der Sackbohrung 5 im endmontierten Zustand des Kolbens 4 einen Gasraum 13 bildet. Der Kolben 6 ist mit zwei Dichtungen 14 und 15 ausgestattet. Vor Beginn der Endmontage befindet sich die Dichtung 14 im Bereich der Einführschräge 8, ohne indes schon abzudichten. Eine zentrale Öffnung 16 einer Montagevorrichtung 17 ist mit einer ringförmigen Dichtung 18 versehen derart, daß bei einer Axialbewegung der Montagevorrichtung 17 der Rand 7 abgedichtet in die Öffnung 16 hineingleitet. Der Öffnung 16 gegenüberliegend dringt abgedichtet ein Stößel 19 in das als Montageraum 20 bezeichnete Innere der Montagevorrichtung 17 ein. Der Durchmesser des Stößels 19 ist größer als jener des Kolbens 6. Eine Anpassung des Stößeldurchmessers an den Kolbendurchmesser erfolgt über einen Reduzieransatz 21, der einstückig mit dem Stößel 19 ausgeführt ist und den gleichen oder einen etwas geringeren Durchmesser hat als der Kolben 6. An der Kontaktstelle zwischen Reduzieransatz 21 und Kolben 6 besitzt der Stößel 19 eine Andrehung 22 zur Aufnahme eines Sprengringes 23, der späterhin in die Sprengringnut 11 einrasten soll. Der Stößel 19 ragt durch eine Öffnung 24 in den Montageraum 20 hinein, ist durch eine Dichtung 25 abgedichtet und wird von außen z.B. pneumatisch oder hydraulisch in hier nicht näher dargestellter Weise angetrieben. Von einer symbolisch dargestellten Druckquelle 26 gelangt Stickstoff über eine Leitung 27 zu einem Schaltventil 28 mit den Schaltstellungen a, b und 0. In der mittleren Schaltstellung 0 ist die Leitung 27 von einer Druckleitung 29, einer Steuerleitung 30 sowie einem Ablauf 31 getrennt. In der Schaltstellung a ist die Leitung 27 mit der Druckleitung 29 verbunden, während die Steuerleitung 30 mit dem Ablauf 31 in Verbindung steht. In der Schaltstellung b bestehen die Verbindungen Leitung 27- Steuerleitung 30 und Druckleitung 29-Ablauf 31. In die Druckleitung 29 ist ein entsperrbares Rückschlagventil 32 eingebaut, von welchem die Druckleitung 29 weiterführt und schließlich mittels einer Anschlußöffnung 33 in den Montageraum 20 mündet. Das Rückschlagventil öffnet selbsttätig in Richtung Montageraum 20 und kann in Gegenrichtung durch die Steuerleitung 30 entsperrt werden. Ein Druckbegrenzungsventil 34 dient der Druckeinstellung und der Absicherung. Das Volumen V 1 des Montageraums 20 verhält sich zu Beginn der Kolbenmontage zum Volumen V 2 des Gasraumes wie die sich aus dem Durchmesserunterschied zwischen Stößel 19 und Kolben 6 sich ergebende, gestrichelt angedeutete Ringfläche 35 zur Kolbenfläche 36 des Kolbens 6.

Zur Montage und Füllung wird das Gehäuse 4 mit seinem Boden 3 in die Ansenkung 2 gestellt, so daß sich eine aufrechte und senkrechte Stellung ergibt. In den Randbereich des Gehäuses 4 wird dann koaxial der Kolben 6 eingeführt, jedoch nur soweit, daß die Dichtung 14 noch keine Dichtwirkung entfaltet. Der nächste Schritt besteht im Einlegen des Sprengringes 23 in die Andrehung 22. Da der Sprengring 23 einen größeren Außendurchmesser als jenen des Reduzieransatzes 21 annehmen möchte, kann es zweckmäßig sein, den Reduzieransatz 21 in Kontakt mit dem Kolben 6 zu bringen. In diesem Falle würde der Sprengring 23 quasi in einer Nut liegen. Schließlich wird die Montagevorrichtung 17 axial soweit verfahren, daß die Öffnung 16 abgedichtet über den Rand 7 gleitet. Das Schaltventil 28 wird dann von seiner Schaltstellung 0 in seine Schaltstellung a geschaltet, und Stickstoff fließt von der Druckquelle 26 über die Leitung 27, die Druckleitung 29 und das darin eingebaute Rückschlagventil 32 zur Anschlußöffnung 33. Dadurch gelangt unter Druck stehender Stickstoff in den Montageraum 20 und von dort an dem noch nicht abgedichteten Kolben 6 vorbei in den Gasraum 13. Das Überströmen vom Montageraum 20 in den Gasraum 13 kann gegebenenfalls durch kleine Überströmkerben oder dergleichen, die später abgedichtet werden, erleichtert werden. Durch die Einstellung des Druckbegrenzungsventils 34 oder durch Meß- oder Regelgeräte wird das Erreichen des vorbestimmten Fülldruckes gewährleistet. Das Schaltventil 28 wird wieder in seine Schaltstellung 0 geschaltet, wobei das Rückschlagventil 32 selbsttätig schließt. Durch eine äußere Kraft wird dann der Stößel 19 einwärts bewegt und schiebt dabei den Kolben 6 in die Sackbohrung 5. Nachdem die Dichtung 14 in Eingriff gekommen ist, findet im Gasraum 13 ein Druckanstieg statt, dessen Höhe nach den Gasgesetzen aus dem Ausgangsvolumen V 2 und dem Kompressionsvolumen bzw. dem vom Kolben 6 verdrängten Volumen errechenbar ist. Ein entsprechender Vorgang findet auch im Montageraum 20 statt. Dort hängt die Höhe des Druckanstieges ebenfalls vom Ausgangsvolumen V 1 und dem Kompressionsvolumen bzw. dem durch die Ringfläche 35 am Stößel 19 verdrängten Volumen ab. Genau gleiche Drücke ergeben sich, wenn sich die Ausgangsvolumina V 1 und V 2 verhalten wie die Ringfläche 35 zur Kolbenfläche 36. Besonders anschaulich wird der Zusammenhang, wenn die Ausgangsvolumina und die Flächen gleich sind. Obwohl an der Sackbohrung 5 eine Einführschräge 8 angeordnet ist, besteht für die Dichtungen 14 und 15 die Gefahr der Zerstörung, wenn sie die Sprengringnut 11 überfahren müssen und bereits durch unterschiedliche Drücke eine einseitige Anpressung stattfindet. Nach der Erfindung kann dies nicht mehr vorkommen, da nun immer ein Gleichdruck herbeigeführt wird. Der Kolben 6 wird so tief eingeschoben, bis der Sprengring 23 in der Sprengringnut 11 einrastet. Das Schaltventil 28 wird in seine Schaltstellung b geschaltet. Die Steuerleitung 30 wird mit der Druckquelle 26 verbunden und entsperrt das Rückschlagventil 32. Stickstoff kann daher aus dem Montageraum 20 entweichen. Wenn dieser drucklos geworden ist, können Montagevorrichtung 17 und Stößel 19 zurückgezogen werden. Der Kolben 6 stößt am Sprengring 23 an.

Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt. So ist es beispielsweise möglich, die Montagevorrichtung ortsfest anzuordnen und die Vorrichtung 1 beweglich zu machen. Dies hätte den Vorteil, daß die Druckleitung festverlegt werden könnte. Weiterhin läßt sich das Schaltventil 28 durch anders gestaltete Ventile ersetzen, wobei die Funktion der Rückströmverhinderung bei dicht schließenden Ventilen auch ohne das Rückschlagventil 32 erreichbar ist.

Bezugszeichenliste:

 1 Vorrichtung
 2 Ansenkung
 3 Boden
 4 Gehäuse
 5 Sackbohrung
 6 Kolben
 7 Rand
 8 Einführschräge
 9 Dichtfläche
10 Gewinde
11 Sprengringnut
12 Sackbohrung
13 Gasraum
14 Dichtung
15 Dichtung
16 Öffnung
17 Montagevorrichtung
18 Dichtung
19 Stößel
20 Montageraum
21 Reduzieransatz
22 Andrehung
23 Sprengring
24 Öffnung
25 Dichtung
26 Druckquelle
27 Leitung
28 Schaltventil
29 Druckleitung
30 Steuerleitung
31 Ablauf
32 Rückschlagventil
33 Anschlußöffnung
34 Druckbegrenzungsventil
35 Ringfläche
36 Kolbenfläche
a, b, 0 Schaltstellungen
V 1, V 2 Ausgangsvolumen

Claims (2)

1. Montage- und Füllvorrichtung für einen hydropneumatischen Kolbenspeicher mit einem im wesentlichen zylindrischen Gehäuse und einem innerhalb des Gehäuses abgedichtet und gleitbar angeordneten Kolben zum dichten Abschließen eines Gasraums veränderlicher Größe sowie mit Mitteln, die ein Herausgleiten des Kolbens aus dem Gehäuse verhindern, wobei das Einschieben des Kolbens in das Gehäuse innerhalb eines von einer Druckquelle mit vorgespanntem Gas gefüllten Montageraumes durch einen dicht in den Montageraum hineinragenden und von außerhalb des Montageraumes betätigten Stößel erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß der Stößel (19) einen größeren Durchmesser hat als der Kolben (6) und das Volumen (V 1) des Montageraumes (20) sich zum Volumen (V 2) des Gasraums (13) zum Zeitpunkt des dichten Einschiebens des Kolbens (6) in das Gehäuse (4) verhält wie die aus dem Durchmesserunterschied zwischen Stößel (19) und Kolben (6) entstehende Ringfläche (35) zur Kolbenfläche (36) und ein Zurückströmen des Gases aus dem Montageraum (20) zur Druckquelle (26) verhindert ist.

2. Montage- und Füllvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Stößel (19) konzentrisch gegenüberliegend eine Öffnung (16) vorgesehen ist, in welche der freie Rand (7) des Gehäuses (4) abgedichtet einschiebbar ist.