DE2436969A1

DE2436969A1 - Druckmittelkolben, insbesondere fuer druckmittelzylinder

Info

Publication number: DE2436969A1
Application number: DE19742436969
Authority: DE
Inventors: Howard Kenneth Alderton
Original assignee: TRW Steering Systems Ltd
Current assignee: TRW Steering Systems Ltd
Priority date: 1973-08-13
Filing date: 1974-07-31
Publication date: 1975-02-27
Also published as: JPS562229B2; AU7172274A; GB1474027A; JPS5044361A; IT1016754B; FR2241026A1; FR2241026B1

Description

München 22.07.74

CAM GEARS LIMITED

45 Wilbury Way, Hitchin,

Hertfordshire, England,

Großbritannien

Druckmittelkolben, insbesondere für Druckmittelzylinder

Die Erfindung betrifft eine in einem Druckmittelzylinder gleitend gelagerte Kolbenausstattung, im eigentlichen Sinne einen Druckmittelkolben, insbesondere für Druckmittelzylinder.

Kolben- und Zylinderanordnungen mit einem in einem Zylinder gleitbaren Kolben werden vielfältig für unterschiedliche Zwecke benutzt. Eine solcher Anordnungen ist ein Zylinder mit einem doppelbeaufschlagten Kolben in einem Druckmittelsystem. Dabei befindet sich der Kolben in der Regel in Ruhestellung in einer Mittelstellung,so daß in dem Zylinder auf jeder axial gelegenen Seite ein Druckraum besteht. Bei Betätigen bewegt sich der Kolben zu einem der beiden Enden des Zylinders, um Druckmittel aus dem betreffenden Druckraum auszutreiben. Der Effekt einer solch?η Anordnung hängt wesentlich von einem dichten Sitz des Kolbens gegenüber der Innenwand des Zylinders ab. Schwierigkeiten können beim Herstellen und bei Betrieb eines solchen Sitzes teils durch unvermeidliche Pertigungstoleranzen und teils durch Abnützung als Folge des Betriebs auftreten.

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Es ist bereits vorgeschlagen worden, einen flüssigkeitsdichten Sitz bei einer Kolben- und Zylinderanordnung durch sich von dem Kolben radial auswärts erstreckende Dichtungsringe mit Kontakt zu der Innenwand des Zylinders zu bewerkstelligen. Bei einer bekannten Dichtungsringanordnung sitzen die Dichtungsringe in auf dem Kolben angeordneten Ringnuten, wobei diese Ringnuten recht tief sein müssen, um die Dichtungsringe entgegen angreifende Kräften in ihrer Position zu halten. Ein Nachteil dieser Dichtungsanordnungen ist es, daß durch das VorhandenseinyUiire Neigung zum Schwächen des Kolbens besteht.
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Sine doppelwirkende hydraulische Kolben- und - Zylinder-Anordnung kann zur Bildung eines Kraftlenksystems mit Lenkstange und Kolben für ein Kraftfahrzeug benutzt sein. Kurz, das Kraftlenksystem enthält einen Kolben an dem unteren Ende einer Lenksäule, an deren oberen Ende sich ein Lenkrad befindet. Der Kolben greift an der Zahnleiste in einer querliegenden Zahnstange ein, die mit den Vorderrädern des Fahrzeuges gekuppelt ist. Bei Drehen des Lenkrades bewegt sich die Zahnstange in linearer Richtung um die Vorderräder zu lenken. Das Kraftsteuerungssystem enthält also die hydraulische Kolben- und - Zylinder-Anordnung, einen Vorratsbehälter, eine Pumpe und einen Druckspeicher. Die Zahnstange greift in Längsrichtung durch den Zylinder, um einen flüssigkeit sdicht en Sitz mit den ZylinderStirnwänden zu bewerkstelligen. Der Kolben besitzt einen geringeren Durchmesser als der innere Durchmesser des Zylinders beträgt, so daß ein ringförmiger Zwischenraum zwischen dem Kolben und dem Zylinder verbleibt.

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Der Kolben ist entweder auf der Zahnstange(Der Begriff "Lenkstange" dürfte den Gegenstand besser treffen als der Begriff "Zahnstange"), oder einem Element, das die Zahnstange bildet, angeordnet. Wenn der Kolben auf der Zahnstange sitzt, muß der Kolben präzise hergestellt sein, um einem Lecken zwischen der Zahnstange und dem Kolben vorzubeugen. Zugleich ist es notwendig, eine wirksame Verbindungsweise zur Befestigung des,Kolbens auf der Zahnstange vorzusehen. Dies kann ein sehr genaues Herstellen der Zahnstange voraussetzen.

Wenn der Kolben ein Teil der Zahnstange i· muß selbstverständlich die Zahnstange mit einem vergrößerten, genau bemessenen mittleren Abschnitt hergestellt sein, der den Kolben darstellt. Dies erhöht sowohl die Schwierigkeit als auch den Aufwand bei Herstellen der Zahnstange.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kolbensatz zu schaffen, bei dem die oben aufgeführten Nachteile vermieden sind, mit anderen Worten, einen Druckmittelkolben bereitzustellen, der sich durch eine wenig aufwendige Konstruktion und Herstellungsweise sowie eine zuverläßige Dichtung gegenüber dem Druckmittelzylinder auszeichnet und der zudem für eine Anordnung auf der Kolbenstange eines doppelbeaufschlagten Druckmittelzylinders geeignet ist.

Diese Aufgabe ist bei einem Druckmittelkolt-n insbesondere für Druckmittelzylinder, erfindungsgemäß di irch gelöst, daß auf einem Kolbenträger o.dgl., wie einer K.: . oenstange, mit gegenüber dem Innendurchmesser des DruckmittelZylinders ge-

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ringerem Durchmesser in je einer oder in einer gemeinsamen Ringnut und mit Abstand zueinander zwei Anschlagringe angeordnet sind, daß ein Dichtungsring - zur Dichtung gegenüber der Innenwand des Druckmittelzylinders - vorgesehen ist, der in Bezug auf den Kolbenträger mittels der Anschlagringe in axialer Richtung unveränderlich gehalten ist, und daß mindestens ein ringförmiges Druckelement, zu diesen koaxial, zwischen dem Kolbenträger und dem Dichtungsring - zum Anpressen des Dichtungsrings an die Innenwand des Druckmittelzylinders - angeordnet ist.

Weitere erfindungsgemäße Ausgestaltungen des Druckmittelkolbens können darin bestehen, daß das ringförmige Druckelement in einer in den Kolbenträger eingelassenen- ggf· mit einem oder beiden Anschlagringen gemeinsamen - Ringnut sitzt, daß der Dichtungsring einen - ebenfalls ringförmigen - zwischen die Anschlagringe greifenden und zwischen diesen in radialer Richtung gleitend geführten, stegartig vorspringenden Abschnitt aufweist, daß das ringförmige Druckelement in Richtung zwischen dem Kolbenträger bzw. seiner Nut darin und dem Dichtungsring bzw. dessen stegartig vorspringendem Abschnitt mit Vorspannung beaufschlagt ist, daß das Druckelement in einem O-Ring besteht, daß die Anschlagringe aus Federstahl bestehen, daß die Enden des Dichtungsringes mit einer Überlappung übereinander greifen, daß die Überlappung stufenförmig ausgebildet ist, daß der Dichtungsring aus Kunststoff besteht, und/oder daß der Kunststoff ein Polyamid, vorzugsweise ein Polyamid verhältnismäßig hoher Schmelztemperatur, (oder "Delrin") ist.

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Weitere Schutzbegehren ergeben sich aus der Beschreibung und/oder der Zeichnung - ggf. der Voranmeldung - in Verbindung mit den Patentansprüchen.

In der Zeichnung ist die Erfindung in einem Ausführungsbeispiel und schematisch dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 einen Druckmittelkolben in einem Druckmittelzylinder, geschnitten in einer in dessen Achse gelegenen Ebene und im Ausschnitt,

Fig. 2 daraus, ein Anschlagring, in Stirnansicht und in verkleinertem Maßstab, und

Fig. 3 einen Dichtungsring, in der Seitenansicht und noch kleinerem Maßstab.

Nach Fig. 1 ist ein Teil - ein Kolbenträger 2 - einer "Zahnstange", einer Lenkstange, o.dgl. einer Lenkeinrichtung in einem Druckmittelzylinder 4 axial beweglich angeordnet. Der Durchmesser des Kolbenträgers 2 ist geringer als der Innendurchmesser des Druckmittelzylinders 4 bemessen, so daß sich ein ringförmiger Zwischenraum 6 zwischen dem Kolbenträger 2 und der Innenwand des Druckmittelzylinders ergibt. In den Kolbenträger 2 ist eine flache, ringförmige Nut 8 eingelassen, in der zwei aus Federstahl bestehende Anschlagringe 1o mit Abstand zueinander an den einander axial gegenüberliegenden Enden der Nut 8 sitzen. Die Außenfläche der AnSchlagringe hat einen recht deutlichen radialen Abstand zu der Innenwand des Druckmittelzylinders. Jeder der Anschlagringe 1o ist nach Fig. 2 - an einer Stelle 12 geteilt oder aufgeschnitten,

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so daß er unter Spreizen über den Kolbenträger 2 gezogen werden kann, um dort infolge seiner federelastischen Beschaffenheit zufolge der Rückstellkraft in die Nut 8 zu
springen, wo dann die beiden Enden an der Stelle 12 wieder aufeinander zu liegen kommen und sich somit ein praktisch geschlossener Anschlagring ergibt.

Zwischen den beiden Anschlagringen 1o ist in der Nut 8
ein Gummi-0-Ring angeordnet.

Ein Dichtungsring 16 besitzt einen ebenfalls ringförmigen, zwischen die Anschlagringe 1o greifenden und in radialer Richtung zwischen diesen gleitend geführten radial einwärts stegartig vorspringenden Abschnitt 2o und zwei End- oder Stirnabschnitte 2L, iie lie Außenflächen 24 der Anschlagringe 1o in radialer Richtung überdecken. Der Dichtungsring 16 ist geteilt und an dieser Stelle mit einer stufenartigen Überlappung 18 - nach i"ig. 3 - versehen.

Der Druckmittelkolben ist in Bezug auf den Druckmittelzylinder so ausgelegt, daß der Dichtungsring 16 durch den Druckmittelzylinder 4 einwärts gedruckt und somit der O-Ring 14 zusammengepreßt wird, wenn sich der Kolbenträger 2 in dem Druckmittelzylinder 4 befindet. Mit anderen Worten, der zusammengepreßte O-Ring 14 drückt infolge der in ihm durch das Zusammenpressen gespeicherten Kraft den Dichtungsring 16 nach außen, um so einen flüssigkeitsdichten Sitz an der Innenwand des Druckmittelzylinders zu bewirken.

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Der.Dichtungsring 16 besteht, wie oben ausgeführt, aus einem Polyamid oder "DeIrin".

Es ist hervorzuheben, daß der Dichtungsring 16 durch die Anschlagringe 1o gehalten und axial positioniert ist und daß die Nut 8 verhältnismäßig flach gehalten ist, um den Kolbenträger, die "Zahnstange", Lenkstange o.dgl. vor einer nachteiligen Schwächung zu bewahren. Beispielsweise kann die Tiefe der Nut bei einem Fahrzeug nur o,25 mm betragen.

Es soll noch angemerkt werden, daß der erfindungsgemäße Druckmittelkolben denkbar mit Vorteil auch in einem Druckmittelzylinder verwendet werden kann, bei dem eine Betätigung des doppelbeaufschlagten Druckmittelkolbens - im Gegensatz zu der eingangs gegebenen Betätigung - dadurch erfolgt, daß einer der beiden Druckräume mit Druckmittel beaufschlagt und dem Druckmittel in dem anderen Druckraum ein Abfliessen ermöglicht werden. Dabei werden der Druckmittelkolben durch den Druck des Druckmittels bewegt und demzufolge mittels der Kolbenstange o.dgl. irgendwelche Elemente, wie die Spurstangen, einer Lenkeinrichtung betätigt.

Patentansprüche: - 8 -

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Claims

Patentansprüche:

1. Druckmittelkolben, insbesondere für Druckmittelzylinder, dadurch gekennzeichnet, daß auf einem Kolbenträger (2) o.dgl. mit gegenüber dem Innendurchmesser des Druckmittelzylinders geringerem Durchmesser in je einer oder in einer gemeinsamen Ringnut (8) und mit Abstand zueinander zwei Anschlagringe (io) angeordnet sind, daß ein Dichtungsring (16) - zur Dichtung gegenüber der Innenwand des Druckmittelzylinders (4) - vorgesehen ist, der in Bezug auf den Kolbenträger (2) mittels der Anschlagringe (1o) in axialer Richtung unveränderlich gehalten ist, und daß mindestens ein ringförmiges Druckelement (14), zu diesen koaxial, zwischen dem Kolbenträger (2) und dem Dichtungsring (16) - zum Anpressen des Dichtungsringes (16) an die Innenwand des Druckmittelzylinders (4) - angeordnet ist.

2. Druckmittelkolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das ringförmige Druckelement (14) in einer in den Kolbenträger (2)eingelassenen - ggf. mit einem oder beiden Anschlagringen (1o) gemeinsamen - Ringnut (8) sitzt.

3. Druckmittelkolben, nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtungsring (16) einen - ebenfalls ringförmigen - zwischen die Anschlagringe (1ο) greifenden und zwischen diesen in radialer Richtung gleitend geführten, stegartig vorspringenden Abschnitt (2o) aufweist .

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4. Druckmittelkolben nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das ringförmige Druckelement* (14) in Richtung zwischen dem Kolbenträger (2) bzw. seiner Nut (8) darin und dem Dichtungsring (16) bzw. dessen stegartig vorspringendem Abschnitt (2o) mit Vorspannung beaufschlagt ist-.

5. Druckmittelkolben nach einem der Ansprüche 1 bis 3, insbesondere nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckelement (14) in einem O-Ring besteht.

6. Druckmittelkolben nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlagringe (io) aus Federstahl bestehen.

7. Druckmittelkolben nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden des Dichtungsringes (16) mit einer Überlappung übereinander greifen.

8. Druckmittelkolben nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Überlappung (16) stufenförmig ausgebildet ist.

9. Druckmittelkolben nach einem der" Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtungsring (16) aus Kunststoff besteht.

1o. Druckmittelkolben nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoff ein Polyamid, vorzugsweise ein Polyamid verhältnismäßig hoher Schmelztemperatur, (oder "Delrin") ist.

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