DE20209125U1

DE20209125U1 - Verbundkolben

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Publication number: DE20209125U1
Application number: DE20209125U
Authority: DE
Original assignee: Dichtungstechnik G Bruss GmbH and Co KG
Current assignee: Dichtungstechnik G Bruss GmbH and Co KG
Priority date: 2002-06-10
Filing date: 2002-06-10
Publication date: 2003-10-16
Anticipated expiration: 2012-06-11

Description

BOEHMERT & BOEHMERT

ANWALTSSOZIETÄT

Boehmert & Boehmert · POB. 15 03 08 · D-80043 München

Deutsches Patent- und Markenamt Zweibrückenstraße 12 80297 München

DR-ING. KARL BOEHMERT, PAoro-wi) DtPL.-ING. ALBERT BOEHMERT, pa(I9O2.i<W3) WILHELM J. H. STAHLBERQ, RA Bnm DR-ING. WALTER HOORMANN, &rgr;&agr;·.&bgr;™™ DIPL-PHYS. DR. HEINZ GODDAR, pa·. Mönch« DR.-ING. ROLAND LIESEOANG, pa·. Manch« WOLF-DIETER KUNTZE, ra bmm ag«» DIPL.-PHYS. ROBERTMÜNZHUBER, PA(i«3-i!»i> DR. LUDWIG KOUKER, ra. Bio» DR (CHEM.) ANDREAS WINKLER, pa·, a™™ MICHAELA HUTH-DIERIG, ra. Manch.·. DIPL.-PHYS. DR. MARION TÖNHARDT, DR. ANDREAS EBERT-WEIDENFELLER, ra. Bre DIPL-ING. EVA LIESEGANG. PA'.MOwh« DR. AXEL NORDEMANN, RA. a.rtin DIPL.-PHYS. DR. DOROTHEE WEBER-BRULS, DIPL.-PHYS. DR. STEFAN SCHOHE, pa·. Manch« DR.-ING. MATTHIAS PHILIPP, pa·. B.dcfdd DR. MARTIN WIRTZ. Ra. Do™idorf DR. DETMAR SCHÄFER, ra b«™, DR. JAN BERND NORDEMANN, LLM.. RA. B«i,_n DR. CHRISTIAN CZYCHOWSKI, RA Belin DR. CARL-RICHARD HAARMANN, ramomi™ DIPL.-PHYS. CHRISTIAN W. APPELT, PA'.M^

PA - Patentanwalt/Patent Attorney RA - Rechtsanwalt/Artomey at Law * - European Patent Attorney

^&Lgr; - Brandenburg, zugelassen am OLG Brandenburg ⁰ - Maitre cn Droit

⁰ - Licenctc en Droil

Aiii zugrfuuti zur Vertretung vor dem Europliuhcn Mirkeiwmt, AJi«Wc Profcsjiona! RepreienUlion u the Community Trwlemark Offic«, AlJcanle

PROF. DR. WILHELM NORDEMANN, ra b DIPL.-PHYS. EDUARD BAUMANN. PA*. H DR.-ING. GERALD KLÖPSCH, pa·. Dtaddorf DIPL.-ING. HANS W, GROENING, PA-.Mund«. DIPL-ING. SIEGFRIED SCHIRMER, pa·, Biekfdd DIPL-PHYS. LORENZ HANEW]NKEL, pa·. p«tart™i DIPL-ING. ANTON FREIHERR RIEDERER V. PAAR, pa·, U DIPL-ING. DR. JAN TONNES, pa. ra Kiel DIPL-PHYS. CHRISTIAN BIEHL, pa·, Ki«l DIPL-PHYS. DR.-ING. UWE MANASSE, pa·. Bremen DD¹L-PHYS. DR. THOMAS L. BITTNER, pa·, Berlin DR. VOLKER SCHMITZ, M. Juris (Oxford), ra Mtadwn DR. ANKE NORDEMANN-SCHffFEL, ra», PowUm DIPL-BIOL. DR. JAN B, KRAUSS, PABniin DR. KLAUS TIM BROCKER, ra Beriin DR. ANDREAS DUSTMANN, LLM., RA Pr^d™ DCPL-ING. NILS T. F. SCHMID, pa·. Mönchen DR. FLORIAN SCHWAB, LLM., ra-. Manchen DIPL-BIOCHEM. DR. MARKUS ENGELHARD, PA Manch™ DIPL.-CHEM. DR. KARL-HEINZ B. METTEN, PA·. Fnnrfnt DIPL-ING. DR. STEFAN TARUTTIS, pa Da-eidorf PASCAL DECKER, ra Bat.»

In Zusammenarbeit mit/in cooperation with DIPL.-CHEM. DR. HANS ULRICH MAY, PA·

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B30073(L)

München,

10. Juni 2002

Dichtungstechnik G. Bruss GmbH & Co. KG

Schultwiete
22955 Hoisdorf

Verbundkolben

Die Erfindung betrifft einen Verbundkolben aus einem Grundkörper und einem damit verbundenen Dichtelement aus einem Elastomer. Derartige Verbundkolben werden beispielsweise in automatischen Getrieben sowie hydraulisch oder pneumatisch betätigten Servoeinrichtungen von Kraftfahrzeugen eingesetzt.

Bei bekannten Verbundkolben der eingangs genannten Art besteht der Grundkörper aus Metall, beispielsweise aus Stahl oder Aluminium oder aus einem Kunststoff, wobei das elasto-

-7.341 Pettenkoferstraße
20-22 · Et8033&mnchorf f f. .·· EV8iK»3. MüpChee*-*Tel<J|iHbn+<C9-8$-552680· Telefax+49-89-347010

MÜNCHEN - BREMEN - BERLIN -

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http://www.boehmert.de e-mail: postmaster@boehmert.de

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mere Dichtelement über eine haftvermittelnde Zwischenschicht an dem Grundkörper angebunden ist (vgl, Fig. 1 der DE 199 15 022 Al).

Verbundkolben der beschriebenen Art aus Metall weisen zudem den Nachteil einer hohen Masse auf. Um. das elastomere Dichtelement an dem Grundkörper haftschlüssig anzubinden, ist eine haftverbindende Zwischenschicht aus einem Werkstoff erforderlich, der mit dem Metall oder Kunststoff des Grundkörpers und dem Elastomer des Dichtelementes verträglich ist und eine dauerhafte Bindung zwischen diesen Teilen gewährleistet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Verbundkolben aus einem Grundkörper und einem Dichtelement zu schaffen, der mit weniger Aufwand zu fertigen ist und geringeres Gewicht hat. Zur Lösung dieser Aufgabe weist ein Verbundkolben gemäß der Erfindung die Merkmale des Anspruchs 1 auf.

Die Fertigung des Grundkörpers aus einem formstabilen Kunststoff, vorzugweise einem Duroplast, ermöglicht das direkte Anbinden des elastomeren Dichtelementes, ohne Vorsehen einer haftvermittelnden Zwischenschicht, insbesondere durch Vulkanisieren. Damit lassen sich eine Reihe von Fertigungsschritten einsparen, wie das Entfernen von Angußmarkierungen, das Oberflächenaktivieren z.B. durch mechanisches Strahlen sowie Aufbringen und Einbrennen einer haftvermittelnden Zwischenschicht.

Da das spezifische Gewicht von Kunststoffen geringer als das von Leichtmetallen ist, ist gleichzeitig eine insbesondere in der Automobilindustrie hoch erwünschte Gewichtsreduzierung erzielt.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen unter Schutz gestellt.

Die Erfindung ist im folgenden anhand schematischer Zeichnungen an zwei Ausführungsbeispielen mit weiteren Einzelheiten näher erläutert. Es zeigen:

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BOEHMERT & BOEHMERT

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Fig. 1 einen Teilschnitt durch eine Anordnung mit einem Verbundkolben gemäß der Erfindung, der in beiden Bewegungsrichtungen gegen unterschiedliche, unter Druck stehende Medien arbeitet (im folgenden kurz &ldquor;Speicherkolben" genannt);

Fig. 2 einen Teilschnitt durch einen in einer Richtung gegen ein unter Druck stehendes Medium arbeitenden Verbundkolben gemäß der Erfindung (im folgenden &ldquor;Betätigungskolben" genannt).

Der in Fig. 1 gezeigte Speicherkolben hat einen Grundkörper 1 aus einem Duroplast, der als scheibenförmiger Vollkolben ausgebildet ist. An den Grundkörper 1 sind beidseitig Führungselemente 2 aus Duroplast direkt angeformt. Diese Führungselemente 2 sind von Nuten 3 oder Bohrungen durchsetzt. In einer zentralen Ringnut 4 des Grundkörpers ist ein Verbundabschnitt 6 eines Dichtungsringes 5 aus einem Elastomerwerkstoff eingesetzt. Der Dichtungsring 5 hat zwei entgegengesetzt gespreizte Dichtlippen 7, die an der inneren Umfangsfläche 9 eines Zylinders 10 zur Aufnahme des Verbundkolbens 1 anliegen. Die Nuten 3 gewährleisten einen ungestörten Austausch des Mediums zwischen dem jeweiligen abdichtenden Raum und dem Raum zwischen Führungselement 3 und Dichtungsring 5.

Wie ersichtlich, sind die Dichtlippen 7 in ihrem Zustand vor Montage des Verbundkolbens 1 mit Dichtungsring 5 im Zylinder 8 gezeichnet, haben also einen unverformten Außendurchmesser, der gegenüber dem Innendurchmesser D der inneren Umfangsfläche 9 des Zylinders 8 um das Maß 2x vergrößert ist.

Der Dichtungsring 5 ist an den Grundkörper 1 durch Vulkanisieren, d.h. durch Anbacken in einer Form unter Hitze- und Druckeinwirkung, ohne Verwendung eines zusätzlichen Haftmittels dauerhaft angebunden.

Im Betrieb verändert der Speicherkolben 1 seine Lage in Richtung des Doppelpfeiles f im Zylinder 8 jeweils zum Ausgleich der Drücke zwischen den unterschiedlichen Medien (z.B. Hydraulikflüssigkeit auf der einen Seite und Luft auf der anderen Seite).

BOEHMERT & BOEHMERT

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Der in Fig. 2 dargestellte Betätigungskolben hat einen Grundkörper 11 aus Duroplast, der als Ringkolben ausgebildet ist und radial innen und außen jeweils leicht konische Führungselemente 12 aufweist, über welche der Ringkolben an der zylindrischen Innenfläche 19 eines Zylinders 18 bzw. an der zylindrischen Außenfläche 21 eines Schaftes 20 gleitend gefuhrt ist. Ein Vorsprung 13 des Betätigungskolbens 11 ist von dem Verbundabschnitt 16 eines Dichtringes 15 überzogen, wobei an den inneren und äußeren Enden dieses Verbundabschnittes Dichtlippen 17 angeformt sind. Diese Dichtlippen 17 haben jeweils gegenüber den ihnen zugeordneten Dichtflächen, der inneren Umfangsfläche 19 des Zylinders 18 und der äußeren Umfangsfläche 21 des Schaftes 20, Übermaße xa bzw. xi in unverformtem Zustand, wie gezeichnet, woraus sich eine vorbestimmte Dichtpressung zwischen den Dichtlippen 17 und den als Dichtflächen fungierenden Umfangsflächen 19, 21 ergibt. Das Verhältnis des Durchmessers Di der Umfangsfläche 21 zum größeren Durchmesser Da der Umfangsfläche 19 sollte mindestens Di/Da > 0,6, vorzugsweise Di/Da > 0,8 betragen.

Auch in diesem Fall ist der aus einem Elastomer bestehende Dichtring 15 an dem aus einem Duroplast bestehenden Grundkörper 11 dauerhaft anvulkanisiert.

Im Betrieb bewegt sich der Ringkolben 15 relativ zum Zylinder 18 und Schaft 20 gegen den Druck eines Mediums, wie einer Hydraulikflüssigkeit, in Fig. 2 in Richtung des Doppelpfeiles f gesehen nach rechts und wird nach Druckentlastung der Hydraulikflüssigkeit von einer nicht gezeigten Rückstellfeder nach links in seine Ausgangslage zurückgestellt.

Die Verbundkolben 1 und 11 beider Ausführungsbeispiele sind aufgrund ihrer Werkstoffwahl (Duroplast) sehr leicht, und die Anbindung der zugehörigen Dichtringe 5, 15 geschieht in einem Arbeitsgang durch Vulkanisieren ohne Vorbehandlung des jeweiligen Grundkörpers
1,11 und ohne Einsatz eines Haftvermittlers, wie eines Klebstoffes.

Die in der obigen Beschreibung, den Figuren und den Ansprüchen offenbarten Merkmale
können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung von Bedeutung sein.

Claims

1. Verbundkolben mit einem Grundkörper (1; 11)aus einem formstabilen Kunststoff und einem damit verbundenen Dichtelement (5; 15) aus einem Elastomer, wobei das Dichtelement an den Grundkörper ohne haftvermittelnde Zwischenschicht angebunden ist und unter Dichtpressung an einer Dichtfläche (9; 19, 21) eines Zylinders (8; 18, 20) anliegt.

2. Verbundkolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtelement (5; 15) einen Verbundabschnitt (6; 16) aufweist, über den es an den Grundkörper (12; 11) unlösbar angebunden ist.

3. Verbundkolben nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbundabschnitt (6) in einer Umfangsnut (4) des Grundkörpers (1) vertieft sitzt.

4. Verbundkolben nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbundabschnitt (16) auf einen Vorsprung (13) des Grundkörpers (11) aufgezogen ist.

5. Verbundkolben nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß er als Ringkolben (11, 15) ausgebildet ist, dessen Verhältnis aus Innendurchmesser zu Außendurchmesser Di/Da ≥ 0,6, insbesondere Di/Da ≥ 0,8 ist.

6. Verbundkolben nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtelement (5; 15) eine Dichtlippe (7; 17) hat, die Übermaß (x; xa, xi) gegenüber der Dichtfläche (9; 19, 21) zum Erzeugen einer definierten Dichtpressung aufweist.

7. Verbundkolben nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß er als schwimmender Kolben (1, 5; 11, 15) ausgebildet ist, der an den Grundkörper (1; 11) angeformte Führungselemente (2; 12) aus dem gleichen Kunststoff wie der Grundkörper aufweist.

8. Verbundkolben nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtelement als Membran, insbesondere Rollmembran, ausgebildet und mit seinem inneren Ende an den Grundkörper angebunden ist.

9. Verbundkolben nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtelement (5; 15) an den Grundkörper (1; 11) anvulkanisiert ist.

10. Verbundkolben nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper (1; 11) aus einem Duroplast besteht.