DE102021104091A1 - hydraulic cylinder - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen hydraulischen Zylinder (1) mit einem innerhalb des hydraulischen Zylinders (1) durch ein Hydraulikfluid (2) versetzbaren Kolben (3), wobei an dem Kolben (3) eine Dichtungsanordnung (4) angeordnet ist, welche den Kolben (3) gegenüber dem hydraulischen Zylinder (1) so abdichtet, dass das Hydraulikfluid (2) einerseits der Dichtungsanordnung (4) an einem ersten Kolbenabschnitt (5) ansteht, und anderseits der Dichtungsanordnung (5) ein Luftraum (6) definiert ist, wobei die Dichtungsanordnung (4) einen dynamischen Dichtungsabschnitt (7) umfasst, welcher an dem hydraulischen Zylinder (1) dichtend anliegt und einen statischen, nicht an dem hydraulischen Zylinder (1) anliegenden Dichtungsabschnitt (8), der Entlüftungsmittel (9) aufweist, welche bei Überschreiten einer vordefinierten Druckdifferenz zwischen dem Luftraum (6) und dem an der Dichtungsanordnung (4) anstehenden Hydraulikfluid (2) einen Durchlass von Luft (10) aus dem Hydraulikfluid (2) in den Luftraum (6) ermöglichen. The invention relates to a hydraulic cylinder (1) with a piston (3) which can be displaced within the hydraulic cylinder (1) by a hydraulic fluid (2), a sealing arrangement (4) being arranged on the piston (3) and sealing the piston (3 ) against the hydraulic cylinder (1) in such a way that the hydraulic fluid (2) is present on the one hand in the sealing arrangement (4) on a first piston section (5) and on the other hand in the sealing arrangement (5) an air space (6) is defined, the sealing arrangement (4) comprises a dynamic sealing section (7) which bears sealingly against the hydraulic cylinder (1) and a static sealing section (8) which does not bear against the hydraulic cylinder (1) and has venting means (9) which, when a predefined pressure difference between the air space (6) and the hydraulic fluid (2) present at the sealing arrangement (4), a passage of air (10) from the hydraulic fluid (2) into the air space (6) enable.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft einen hydraulischen Zylinder mit einem innerhalb des hydraulischen Zylinders durch ein Hydraulikfluid versetzbaren Kolben, wobei an dem Kolben eine Dichtungsanordnung angeordnet ist, welche den Kolben gegenüber dem hydraulischen Zylinder so abdichtet, dass das Hydraulikfluid einerseits der Dichtungsanordnung an einem ersten Kolbenabschnitt ansteht, und anderseits der Dichtungsanordnung ein Luftraum definiert ist.The present invention relates to a hydraulic cylinder with a piston that can be displaced within the hydraulic cylinder by a hydraulic fluid, a sealing arrangement being arranged on the piston, which seals the piston relative to the hydraulic cylinder in such a way that the hydraulic fluid on the one hand is in contact with the sealing arrangement at a first piston section, and an air space is defined on the other side of the sealing arrangement.
Hydraulische Zylinder werden in verschiedensten technischen Anwendungen zum Aufbringen und zur Übertragung von hydraulischen Drücken verwendet. Ein häufiges Problem derartiger hydraulischer Zylinder und deren hydraulischen Systeme ist das Eindringen von Luft, wodurch die hydraulische Kraftübertragung massiv gestört werden kann.Hydraulic cylinders are used in a wide variety of technical applications to apply and transmit hydraulic pressure. A frequent problem with such hydraulic cylinders and their hydraulic systems is the ingress of air, which can massively disrupt the hydraulic power transmission.
Daher ist in derartigen hydraulischen Systemen mit einem hydraulischen Zylinder regelmäßig üblich, eine Entlüftung vorzusehen, damit die Funktionsfähigkeit des Systems erhalten werden kann.Therefore, in such hydraulic systems with a hydraulic cylinder, it is regularly customary to provide venting so that the functionality of the system can be maintained.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen hydraulischen Zylinder mit einer integrierten Entlüftung vorzusehen, die kostengünstig herstellbar ist und eine sichere Entlüftung eines hydraulischen Systems über den hydraulischen Zylinder bereitstellen kann.It is therefore the object of the invention to provide a hydraulic cylinder with an integrated vent which can be produced inexpensively and can provide reliable venting of a hydraulic system via the hydraulic cylinder.
Diese Aufgabe wird gelöst durch einen hydraulischen Zylinder mit einem innerhalb des hydraulischen Zylinders durch ein Hydraulikfluid versetzbaren Kolben, wobei an dem Kolben eine Dichtungsanordnung angeordnet ist, welche den Kolben gegenüber dem hydraulischen Zylinder so abdichtet, dass auf das Hydraulikfluid einerseits der Dichtungsanordnung an einem ersten Kolbenabschnitt ansteht, und anderseits der Dichtungsanordnung ein Luftraum definiert ist, wobei die Dichtungsanordnung einen dynamischen Dichtungsabschnitt umfasst, welcher an dem hydraulischen Zylinder dichtend anliegt und einen statischen, nicht an dem hydraulischen Zylinder anliegenden Dichtungsabschnitt, der Entlüftungsmittel aufweist, welche bei Überschreiten einer vordefinierten Druckdifferenz zwischen dem Luftraum und dem an der Dichtungsanordnung anstehenden Hydraulikfluid einen Durchlass von Luft aus dem Hydraulikfluid in den Luftraum ermöglichen.This object is achieved by a hydraulic cylinder with a piston that can be displaced within the hydraulic cylinder by a hydraulic fluid, with a sealing arrangement being arranged on the piston, which seals the piston relative to the hydraulic cylinder in such a way that the hydraulic fluid on the one hand causes the sealing arrangement on a first piston section is present, and on the other side of the sealing arrangement an air space is defined, wherein the sealing arrangement comprises a dynamic sealing section which is in sealing contact with the hydraulic cylinder and a static sealing section which is not in contact with the hydraulic cylinder and has venting means which, when a predefined pressure difference between the Allow air space and the pending hydraulic fluid at the seal assembly a passage of air from the hydraulic fluid into the air space.
Hierdurch kann eine effektive Entlüftung bei gleichzeitig sehr geringen Leckageraten an einem erfindungsgemäßen hydraulischen Zylinder bereitgestellt werden. Ferner wird die Entlüftung mittels bereits in einem hydraulischen Zylinder verwendeten Bauteilen realisiert, wodurch diese kostengünstig und konstruktiv einfach ausgebildet werden kann.As a result, effective venting can be provided at the same time as very low leakage rates on a hydraulic cylinder according to the invention. Furthermore, the venting is implemented using components already used in a hydraulic cylinder, as a result of which it can be designed in a cost-effective and structurally simple manner.
Bevorzugt sind der dynamische Dichtungsabschnitt und der statische Dichtungsabschnitt der Dichtungsanordnung aus einem elastomeren Material gefertigt.Preferably, the dynamic seal portion and the static seal portion of the seal assembly are made of an elastomeric material.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der dynamische Dichtungsabschnitt und der statische, nicht an dem hydraulischen Zylinder anliegender Dichtungsabschnitt der die Dichtungsanordnung zweiteilig ausgebildet sind. Der Vorteil dieser Ausgestaltung liegt darin, dass der dynamische Dichtungsabschnitt und der statische Dichtungsabschnitt auf ihre jeweiligen Einsatzfall hin individuell optimierbar sind. So kann beispielsweise vorgesehen sein, dass das Material des dynamischen Dichtungsabschnitts von dem Material des statischen Dichtungsabschnitts verschieden ist.According to an advantageous embodiment of the invention, it can be provided that the dynamic sealing section and the static sealing section, which does not bear against the hydraulic cylinder, of the sealing arrangement are designed in two parts. The advantage of this configuration is that the dynamic sealing section and the static sealing section can be individually optimized for their respective application. For example, it can be provided that the material of the dynamic sealing section differs from the material of the static sealing section.
Es kann gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung auch vorgesehen sein, dass der Kolben stirnseitig einen mit dem Luftraum verbundenen kegelstumpfförmigen Abschnitt aufweist, in dem ein korrespondierend kegelstumpfförmiger statische Dichtungsabschnitt aufgenommen ist. Es kann hierdurch zum einen ein statischer Dichtungsabschnitt formschlüssig mit dem Kolben verbunden werden und zum anderen ein axial sehr kompakt bauender Kolben realisiert werden. Bevorzugt sind der statische Dichtungsabschnitt und der dynamische Dichtungsabschnitt koaxial zueinander angeordnet.According to a further preferred further development of the invention, it can also be provided that the piston has a truncated cone-shaped section on the front side connected to the air space, in which a corresponding truncated cone-shaped static sealing section is accommodated. In this way, on the one hand, a static sealing section can be positively connected to the piston and, on the other hand, an axially very compact piston can be realized. The static sealing section and the dynamic sealing section are preferably arranged coaxially with one another.
Des Weiteren kann es gemäß einer ebenfalls vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass der kegelstumpfförmiger statische Dichtungsabschnitt an seiner kleinen Stirnseite ein Schlitzventil aufweist, welches eine gute Öffnungscharakteristik und Steuerbarkeit der Entlüftung bereitstellt.Furthermore, according to a likewise advantageous embodiment of the invention, it can be provided that the truncated cone-shaped static sealing section has a slit valve on its small front side, which provides good opening characteristics and controllability of the ventilation.
Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass der kegelstumpfförmiger statische Dichtungsabschnitt an seiner Mantelfläche in radialer Richtung aus der Mantelfläche herausstehende, sich in axialer Richtung erstreckende Rippen aufweist. Hierdurch lässt sich insbesondere der Wirkung erzielen, dass durch die Rippen ein geringer Summenanpressdruck des statischen Dichtungsabschnitt erreichbar ist, was zu einer besseren Regulierbarkeit des Öffnungsdrucks des Schlitzventils führt.According to a further particularly preferred embodiment of the invention, it can be provided that the truncated cone-shaped static sealing section has ribs on its lateral surface that protrude in the radial direction from the lateral surface and extend in the axial direction. In this way, the effect can be achieved in particular that the ribs can achieve a lower total contact pressure of the static sealing section, which leads to better controllability of the opening pressure of the slit valve.
Des Weiteren kann die Erfindung auch dahingehend weiterentwickelt sein, dass der dynamische Dichtungsabschnitt und der statische, nicht an dem hydraulischen Zylinder anliegender Dichtungsabschnitt der die Dichtungsanordnung einteilig ausgebildet ist, was die Bauteilkomplexität des hydraulischen Zylinders reduziert.Furthermore, the invention can also be further developed in such a way that the dynamic seal section and the static seal, which is not in contact with the hydraulic cylinder Section of the seal assembly is formed in one piece, which reduces the component complexity of the hydraulic cylinder.
In einer ebenfalls bevorzugten Ausgestaltungsvariante der Erfindung kann auch vorgesehen sein, dass der Kolben wenigstens einen Kanal zwischen dem Luftraum und dem am Kolben anstehenden Hydraulikfluid aufweist, wobei der statische Dichtungsabschnitt den Kanal verschließt oder freigibt, wodurch eine gute und effiziente Entlüftung des hydraulischen Zylinders bewirkt werden kann.In a likewise preferred embodiment variant of the invention, it can also be provided that the piston has at least one channel between the air space and the hydraulic fluid present at the piston, with the static sealing section closing or opening the channel, as a result of which good and efficient venting of the hydraulic cylinder is effected can.
Auch kann es vorteilhaft sein, die Erfindung dahingehend weiterzuentwickeln, dass der statische Dichtungsabschnitt als eine gegenüber dem dynamischen Dichtungsabschnitt schwenkbare Dichtlippe ausgeführt ist, wodurch eine sichere Entlüftung bei geringen Leckageraten realisierbar ist. Ferner hat sich diese Ausführungsform als besonders langlebig herausgestellt.It can also be advantageous to further develop the invention in such a way that the static sealing section is designed as a sealing lip that can be pivoted relative to the dynamic sealing section, as a result of which reliable venting can be implemented with low leakage rates. Furthermore, this embodiment has proven to be particularly durable.
Gemäß einer weiteren zu bevorzugenden Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes kann vorgesehen sein, dass der Kanal wenigsten einen radial durch den Kolben verlaufenden Kanalabschnitt aufweist, an dessen Ende der statische Dichtungsabschnitt den Kanalabschnitt verschließt oder freigibt.According to a further preferred embodiment of the subject matter of the invention, it can be provided that the channel has at least one channel section running radially through the piston, at the end of which the static sealing section closes or opens the channel section.
Hierdurch kann erreicht werden, dass sich in dem Hydraulikfluid befindliche Luft gut sammeln und abführen lässt, was insbesondere auch dadurch noch verbessert werden kann, wenn der radial verlaufende Kanalabschnitt in Schwerkraftrichtung ausgerichtet ist.In this way it can be achieved that air in the hydraulic fluid can be easily collected and discharged, which in particular can also be improved if the radially running channel section is aligned in the direction of gravity.
Schließlich kann die Erfindung auch in vorteilhafter Weise dahingehend ausgeführt sein, dass der Kanal einen Kanaleingang aufweist, welcher in Schwerkraftrichtung oben an dem Kolben ausgebildet ist, was ebenfalls das Sammeln von Luft aus dem Hydraulikfluid erleichtert.Finally, the invention can also be advantageously implemented in that the channel has a channel inlet formed at the top of the piston in the direction of gravity, which also facilitates the collection of air from the hydraulic fluid.
Der erfindungsgemäße hydraulische Zylinder ist insbesondere dazu geeignet, innerhalb eines Automatikgetriebes eines Kraftfahrzeugs eingesetzt zu werden. Ganz besonders bevorzugt ist eine Verwendung innerhalb einer Getriebeinnenschaltung eines Doppelkupplungsgetriebes, bei der der hydraulisch betätigte Kolben des hydraulischen Zylinders Synchroneinheiten schaltet, wodurch ein Gangwechsel ermöglicht wird.The hydraulic cylinder according to the invention is particularly suitable for use within an automatic transmission of a motor vehicle. A use within an internal gear shift of a dual clutch transmission is very particularly preferred, in which the hydraulically actuated piston of the hydraulic cylinder shifts synchronous units, as a result of which a gear change is made possible.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Figuren ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens näher erläutert werden.The invention will be explained in more detail below with reference to figures without restricting the general inventive idea.
Es zeigen:
-
1 eine Axialschnittansicht einer ersten Ausführungsform eines hydraulischen Zylinders, -
2 eine Axialschnittansicht einer zweiten Ausführungsform eines hydraulischen Zylinders, -
3 eine Axialschnittansicht einer dritten Ausführungsform eines hydraulischen Zylinders, -
4 eine Axialschnittansicht einer vierten Ausführungsform eines hydraulischen Zylinders, und -
5 eine Axialschnittansicht einer fünften Ausführungsform eines hydraulischen Zylinders.
-
1 an axial section view of a first embodiment of a hydraulic cylinder, -
2 an axial section view of a second embodiment of a hydraulic cylinder, -
3 an axial section view of a third embodiment of a hydraulic cylinder, -
4 an axial section view of a fourth embodiment of a hydraulic cylinder, and -
5 an axial section view of a fifth embodiment of a hydraulic cylinder.
Die
Die Dichtungsanordnung 4 umfasst einen dynamischen Dichtungsabschnitt 7, welcher an dem hydraulischen Zylinder 1 dichtend anliegt und einen statischen, nicht an dem hydraulischen Zylinder 1 anliegenden Dichtungsabschnitt 8, der Entlüftungsmittel 9 aufweist, welche bei Überschreiten einer vordefinierten Druckdifferenz zwischen dem Luftraum 6 und dem an der Dichtungsanordnung 4 anstehenden Hydraulikfluid 2 einen Durchlass von Luft 10 aus dem Hydraulikfluid 2 in den Luftraum 6 ermöglichen.The
In der in der
Der Kolben 3 weist stirnseitig einen mit dem Luftraum 6 verbundenen kegelstumpfförmigen Abschnitt 11 auf, in dem ein korrespondierend kegelstumpfförmiger statische Dichtungsabschnitt 8 aufgenommen ist. Der kegelstumpfförmiger statische Dichtungsabschnitt 8 besitzt an seiner kleinen Stirnseite 12 ein Schlitzventil 13.The front side of the
Die
In den
In diesen Ausführungsbeispielen besitzt der Kolben 3 wenigstens einen Kanal 16 zwischen dem Luftraum 6 und dem am Kolben 3 anstehenden Hydraulikfluid 2, wobei der statische Dichtungsabschnitt 8 den Kanal 16 verschließt oder freigibt. Der statische Dichtungsabschnitt 8 ist jeweils als eine gegenüber dem dynamischen Dichtungsabschnitt 7 schwenkbare Dichtlippe 17 ausgeführt. Der Kanal 16 weist wenigsten einen radial durch den Kolben 3 verlaufenden Kanalabschnitt 18 auf, an dessen Ende der statische Dichtungsabschnitt 8 den Kanalabschnitt 18 verschließt oder freigibt. Nachfolgend werden die Ausführungsbeispiele der
Die
Die Erfindung ist nicht auf die in den Figuren dargestellten Ausführungsformen beschränkt. Die vorstehende Beschreibung ist daher nicht als beschränkend, sondern als erläuternd anzusehen. Die nachfolgenden Patentansprüche sind so zu verstehen, dass ein genanntes Merkmal in zumindest einer Ausführungsform der Erfindung vorhanden ist. Dies schließt die Anwesenheit weiterer Merkmale nicht aus. Sofern die Patentansprüche und die vorstehende Beschreibung ‚erste‘ und ‚zweite‘ Merkmal definieren, so dient diese Bezeichnung der Unterscheidung zweier gleichartiger Merkmale, ohne eine Rangfolge festzulegen.The invention is not limited to the embodiments shown in the figures. The foregoing description is therefore not to be considered as limiting but as illustrative. The following patent claims are to be understood in such a way that a mentioned feature is present in at least one embodiment of the invention. This does not exclude the presence of other features. If the patent claims and the above description define 'first' and 'second' feature, this designation serves to distinguish between two similar features without establishing a ranking.
BezugszeichenlisteReference List
- 11
- Zylindercylinder
- 22
- Hydraulikfluidhydraulic fluid
- 33
- KolbenPistons
- 44
- Dichtungsanordnungsealing arrangement
- 55
- Kolbenabschnittbutt section
- 66
- Luftraumairspace
- 77
- Dichtungsabschnittsealing section
- 88th
- Dichtungsabschnittsealing section
- 99
- Entlüftungsmittelventing agent
- 1010
- LuftAir
- 1111
- Abschnittsection
- 1212
- Stirnseiteface
- 1313
- Schlitzventilslit valve
- 1414
- Mantelflächelateral surface
- 1515
- Rippenribs
- 1616
- Kanalchannel
- 1717
- Dichtlippesealing lip
- 1818
- Kanalabschnittcanal section
- 1919
- Kanaleingangcanal entrance
- 2020
- Kanalabschnittcanal section
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R012 | Request for examination validly filed | ||
R016 | Response to examination communication |