DE2239716A1

DE2239716A1 - Fluideinrichtung mit differentialkolben

Info

Publication number: DE2239716A1
Application number: DE2239716A
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: Automobiles Citroen SA
Current assignee: Automobiles Citroen SA
Priority date: 1971-08-13
Filing date: 1972-08-11
Publication date: 1973-02-15
Also published as: FR2149270B1; JPS5545763B2; FR2149270A1; US3802460A; JPS4828880A; ES405746A1; IT961991B; GB1403993A; DE2239716C2; SE377834B

Description

PATENTANWÄLTE V-.

8 MÜNCHEN 8OJ MAUEFiKIRCHERSTR. 45

Dr. Bf-rg Dipl.-Irig. Stapf. 8 München EO, Maucrkirrfierstraße 45 ·

Ihr Zeichen Ihr Schreiben Unser Zeichen 22 7^0 Datum 11. AugUSt 1972

Anwaltsakte Nr.22 740

SOCIETE ANONYME AUTOMOBILES CITROEN, Paris / Prankreich

Fluteinrichtung rait Differentialliolben

Die vorliegende Erfindung betrifft eine FluideinriehtuEg mit Differentialkolben mit "totem Körper", wobei der Diffenrentialkolben abgestufte Teile unterschiedlichen Durd.hr.iess or s aufweist und ein Zylinder auf einen dieser Durchmesser aufgebohrt ist; die Erfindung "betrifft insbesondere eine Einrichtung zur Steuerung oder Regelung von Fluid, mit einem Diffenrentialkolben und betrifft vor allem die Ausbildung dieses Kolbens und seiner Bohrungen.

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Es ist bereits bekannt, ein Fluid unter Druck mittels eines Ventils, das von Hand, oder mittels eines Fluids oder mittels einer federnden Einrichtung gesteuert werden kann, mit ITj If e eines in einem Zylinder gleitenden Kolbens zu steuern oder zu regeln; dieser Kolben kann ein Differential- oder ein mehrstufiger Kolben sein, wobei zur Steuerung oder zur Regelung ein Teil der durch die Einrichtung strömenden Energie verwendet wird.

Ein bekannter, sehr einfacher Differentialkolben weist einen Teil mit einem großen Durchmesser und einen weiteren Teil mit einem kleinen Durdxmesser auf; dieser Kolben ist von einem Zylinder mit abgestuften Bohrungen umgeben, die jeweils den unterschiedlichen Durchmessern des Kolbens entsprechen, deren einzelne Bereiche jeweils derart verstärkt ausgebildet sind, daß einer in dem anderen ruhig, ohne eine schwer gehende Stelle und beinahe ohne Spiel gleitet, und gegenüber dem angelegten Fluiddruck dicht ist.

Der Druck P eines in den Zylinder eingeleiteten Fluids ergibt eine Kraft Fl, die auf den Kolben über einen Itandkranz einwirkt, dessen Größe gleich der Differenz zwischen den Radien des großen und kleinen Durchmessers des Diffcrentialkolbens ist.

Eine der Kraft Fl entgegengesetzte Kraft II, wodurch der Kolben entweder ins Gleichgewicht gebracht und gehalten wird

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oder verschoben wird, kann von Hand oder mittels einer fe-

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dernden Einrichtung, beispielsweise einer Feder aufgebracht oder durch einen Fluiddruck ρ erhalten werden, der auf die Außenfläche des Kolbenteils mit dem großen Durchmesser einwirkt .

Wenn der Druck P vergrößert oder sehr stark erhöht wird, wird die Abmessung des Randkranzes mit der Breite L verkleinert, um nicht eine Kraft fl, die sonst, (wenn der Randkranz nicht verkleinert würde) sehr beträchtlich wäre auszuüben; es sind für einen sehr hohen Druck P nur sehr kleine Werte für die Größe L erforderlich, die für Durchmesser von einigen Millimetern^in der Größenordnung von einigen Zehntelmillimete'rn liegen. Vorgenannte Ausführungen dienen der Erläuterung des Grundprinzips der Erfindung.

Dies ist aber im vorliegenden Fall von Bedeutung, uinso mehr, als die vorkommenden Maße sehr klein sind, und infolge der Betriebsanforderungen bzw. -bedingungen die geforderten Fertigungstoleranzen und die zulässigen geometrischen Fehler bei den Durchmessern des Zylinders und des Kolbens, der ruhig, beinahe ohne Spiel und ohne eine schwergehende Stelle gleiten soll und dicht sein muß, sehr gering sind, Jede unrunde Stelle, jeder schlechte parallele "Verlauf, jede Exzentrizität oder eine schlechte konzentrische Ausbildung der abgestuften Durchmesser sowohl des Kolbens als auch des zugehörigen Zylinders ergibt &choii beim Zusammenbau zumindest eiiie snUu'orj'/ihend« Stolle; hierdurch wird aber die ganze"An-

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Ordnung unbrauchbar, da diese Fehler und Ungenauigkeitcn
unvermeidbar im Betrieb zu unzulässigen Abnutzungen und
damit zu einem Heißlaufen und Pestfressen führen.

Die vorliegende Erfindung schafft daher eine Fluideinrichtung mit Differentialkolben, bei der diese Schwierigkeiten bei der Herstellung und diese Unzuträglichkeiten bei der Benutzung beseitigt sind.

Gemäß der Erfindung ist eine derartige Fluteinrichtung mit einem Differentialkolben, der abgestufte Teile unterschiedlichen Durchmessers aufweist, und bei der ein Zylinder auf einen dieser Durchmesser aufgebohrt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die unterschiedlichen zylindrischen Teile mit ungleichen Durchmessern des Kolbens ruhig und dicht, beinahe ohne Spiel und ohne eine schwergehende Stelle in Bohrungen gleiten, welche in verschiedenen Teilen ausgebildet sind,
daß einer dieser Teile der Zylinder der Einrichtung ist,
in dessen genaue Bohrung ein Teil des Kolbens mit einem bestimmten Durchmesser geführt ist, daß diese Bohrung einen:' auf ein Maß mit großen Toleranzen gearbeiteten Raum darstellt, indem zumindest ein anderes Stück, der sogenannte "tote Körper" untergebracht ist, der insbesondere eine genaue Sackbohrung aufweist, in der ein Teil des Kolbens mit einem anderen Durchmesser gleitet, und daß eine Abdeckung den Kaum abschließt und dadurch den Zylinder abdichtet.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von drei

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Ausführungsbeispielen näher erläutert, wozu auf die beigefügten Zeichnungen ~bezug genommen wird. Es zeigen:

Pig.l einen einfachen Different! aiko lh en "bekannter Ausführung;.

Fig.2 eine Ausführungsform des Bifferentialkolhens gemäß der Erfindung mit einem in dem Baum des Zylinders untergebrachten "toten Körper¹¹;

Fig.3 und h Abwandlungen der in Fig.2 dargestellten Ausführungsform des Differentialkolbens, bei denen der Raum um den "toten Körper" herum in einem Gehäuse angeordnet ist, das die offene Seite des Zylinders abschließt.

In Fig.l ist ein bekannter Differentialkolben 1 mit einem Teil 11 mit einem großen Durchmesser D und einem Teil 12 mit einem kleinen Durchmesser d dargestellt. Der Kolben gleitet in abgestuften Bohrungen 21, 22 eines Zylinders 2. Das unter Druck (P)eingeleitete Fluid strömt in den Zylinder über einen Kanal 23 und wirkt auf den Randkranz L des Teils 11 des Kolbens 1 ein, wodurch es die Kraft Fi ausübt. Eine der Kraft Fl entgegengesetzte Kraft fl wird durch den Druck ρ eines Fluids (oder eines federnden Teils) auf die freie Fläche des Teils 11 des Kolbens erhalten.

In Fig.2, in der eine Ausführungsform der Erfindung dargestellt ist, weist ein Difi'erentialkolben 3 einen Teil jl mit einem großen Durchmesser D und einen weiteren Teil 32 wit

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kleinem Durchmesser d auf, die jeweils mit einer ersten Bohrung hi in dem Zylinder h mit dem großen Durchmesser D und mit einer Sackbohrung 51 niit dem kleinen Durchmesser d in einem Ansatz 5 zusammenwirken, der aufgrund seiner im folgenden beschriebenen Aufgabe als "toter Körper" bezeichnet wird. Dieser Ansatz 5 ist in einem Raum (degagement) 6i" des Zylinders angeordnet; dieser Raum ist mit großen Toleranzen her — gestellt. Die beiden Teile 31» 32 des Kolbens 3 sind durch die wirksame Fläche 33 in Form eines Randkranzes an dem Teil 31 gegeneinander abgegrenzt, dessen Größe L sehr klein sein kann, und zwar in der Größenordnung von einigen Zehntelmillimetern liegt·

Der Kolben 3 weist abgestufte Teile auf, deren Durchmesser mit Abmessungen innerhalb der Toleranzgrenzen hoher Genauig-r keit mit sehr geringen, aber unvermeidlichen Dimensionsfehlern sowie mit einem nicht ganz einwandfreien parallelen Verlauf des einen Durchmessers bezüglich des anderen hergestellt sind, bei denen aber eine sehr große Toleranz bezüglich der Exzentrizität oder Achsversetzung oder einer schlechten konzentrischen Anordnung zulässig ist.

Die Sackbohrung 51 in dem Ausatz oder dem "toten Körper¹¹ 5, die den Teil 32 des Kolbens mit kleinem Durchmesser umschließt, ist mit einer Abmessung innerhalb von Toleranagrcnzcn holier Genauigkeit hergestellt, ilio gewisuc (unvermeidliche) Dirnen:; ions fehler aufweisen; die SHCkbohrnnji

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weist senkrecht, an ihrer offenen Seite 53 zumindest eine Öffnung, eine radiale Ausnehmung oder Ausfräsung 54 auf.

Die Bohrung 41 in dein Zylinder 4 ist mit einem Maß innerhalb von Toleranzgrenzen hoher Genauigkeit, die jeweils (unvermeidliche) Dimensionsfehler aufweisen, hergestellt; eine Fläche 43 ist senkrecht zu der Bohrung 41 ausgebildet; der Raum 61 in dem Zylinder 4 ist so hemessen, daß ein freier Raum 60 um den "toten Körper" 5 herum frei bleibt; der Raum 61 kann daher innerhalb großer Toleranzgrenzen hergestellt werden.

Eine Abdeckung 7 schließt die offene Seite 62 des Raumes 61 des Zylinders dicht afc; diese Abdeckung kann an der Stelle 61 in Richtung der Längsachse zum Einleiten von Fluid durch-

bohrt sein.

Die senkrechten Bereiche der Fläche 43 des Zylinders 4 sind zusammen mit der Bohrung 41 und der Bereich der Fläche 53 des "toten Körpers" sind zusammen mit der Bohrung 5i erforderlich, damit durch das Anliegen dieser zwei Flächen nicht irgendeine Biegebeanspruchung auf den Kolben während des Betriebs unter der Wirkung des insbesondere auf den "toten Körper" ausgeübten Drucks erfolgt.

Mittels dos Drucks P des in den Raum 60 eingeleiteten Fluids werden Druckkräfte auf den "toten Körper" 5 ausgeübt. Die in axialer Richtung resultierende Kraft wird vou letzterem

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(infolge des Unterschieds zwischen dem radial ausgerichteten, wirksamen Flächen an seinen Enden) dadurch abgefangen, daß seine Fläche 53 auf die Fläche 43 des Zylinders wirkt; die in radialer Richtung wirkende resultierende Kraft ist null; der "tote Körper" ist also von unter Druck stehendem Fluid umschlossen.

Das unter dem Druck P stehende Fluid, das durch den Raum 60 um den "toten Körper" herumgeströmt ist, strömt durch die Ausnehmungen 54 und erreicht die wirksame Fläche 33 des Kolbens 3f auf die mittels des unter dem Druck P stehenden Fluids Druckkräfte ausgeübt werden. Die in axialer Richtung resultierende Druckkraft Fi drückt den Kolben (aufgrund der Differenz zwischen den großen und kleinen Durchmessern, die die Differentialfläche 33 in Form des Randkranzes darstellt) gegen das Innere des Zylinders 4; die in radialer Richtung wirkende Kraft ist null; der "tote Körper" 5 verhindert aber, daß durch den Druck P irgendeine Kraft auf die Fläche 36 am Ende dieses Kolbens ausgeübt wird, da sie gegenüber diesem Drück geschützt bzw. abgeschirmt ist.

Vorteilhafterweiso ist der Kolben in axialer Richtung durch eine Bohrung 35 durchbohrt, die mit einer radialen Bohrung 35r verbunden ist, damit die Kammer 55, die in der inneren Bohrung 51 des "toten Körpers" zwischen der Außenfläche 36 des Kolbens 3 mit dem kleinen Durchmesser d und dem Boden dieser Bohrung ausgebildet ist, unter Atuiospliiircudruck steht. Die radiale Bohrung 35r ist ihrerseits über einen Raum (de-

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gagement) 44 mit einem Auslaßkanal 45 in dem Körper des Zylinders 4 verbunden.

Die in axialer Richtung wirkende, durch den unter dein Druck P stehenden Differentialkolben ausgeübte Druckkraft Pl kann zu folgenden Zwecken ausgenutzt werden:

zur Betätigung eines Ventils oder eines Mechanismus, welche mit dem Druck P gesteuert "bzw. geregelt werden, wobei das unter Druck stehende Fluidum über einen in radialer Richtung verlaufenden Kanal 46 des Zylinders 4 austreten kann; zur Selbstregelimg des Drucks P zum Ausgleich der Druckkraft Pl, wobei dieser Ausgleich entweder durch die Gegenkraft fl einer fiedernden Einrichtung, beispielsweise einer Feder oder durch die Gegenkraft fl erreicht wird, die durch einen verhältnismäßig niedrigen Steuer- oder Regeldruck ρ ausgeübt wird, der unmittelbar oder mittelbar auf die wirksame Außenfläche 37 des Teils 31 des Kolbens 3 mit dem großen Durchmesser wirkt.

Selbstverständlich kann das unter dem Druck P stehende Fluid in axialer oder in radialer Richtung beispielsweise über eine Öffnung in der Abdeckung 7 oder genausogut an irgendeiner Stelle des Raumes 60 zugeführt werden. Genauso kann das unter dem Druck ρ stehende Fluid in axialer oder radialer Richtung zugeführt werden, indem es an irgendeiner Stelle auf den Boden zugeleitet wird, der in dem Bohrungszylinder 41 ausgebildet sein kann.

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In Fig.3 ist eine weitere Ausführungsform der Erfindung dargestellt, bei der der Raum 61 in einem Gehäuse 6 enthalten ist, das vorzugsweise rechts von der Fläche k"5 dicht mit dem Zylinder k verbunden sein kann. Bei einer in Pig.k dargestellten Abwandlung dieser Ausführungsform kann das unter dem Druck P stehende Fluiduia über einen Kanal ^7 zugeführt werden, der durch den Körper des Zylinders k hindurchgeht, und der an der Verbindungsstelle zwischen diesem Zylinder und dem Gehäuse 6 mündet, wenn die entsprechenden Flächen 43 bzw. 6k nur zur Abdichtung des Zylinders in einem bestimmten Abstand von dein Raum 6i beitragen, um in einen Raum 65 zu münden, der beispielsweise in der Fläche *i3 oder der Fläche 6k ausgebildet sein kann.

Die vorliegende Erfindung ist in keiner Weise auf die vorangehende Beschreibung beschränkt, sondern betrifft auch alle Abwandlungen sowohl in der Anordnung oder der geometrischen Ausbildung der Einrichtung als auch im Rahmen ihrer Anwendung; insbesondere kann die Kraft fl eine Konstante oder eine Variable sein. Die Variable kann eine einfache oder komplizierte, ja sogar eine zufällige Abhängigkeit aufweisen. Beispielsweise kann die Kraft fl mittels Signalen geschaffen werden, die die augenblickliche Drehzahl eines Motors, oder die Drehzahl irgedeines Rades des Fahrzeugs, der augenblicklichen Änderung oder eine kinetische Enorgieänderung eines in Bewegung befindlichen Körpers oder auch irgendeine ganz andere physikalische Funktion darstellen, mit der der Druck P des Fluids gesteuert werden kann.

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Claims

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Patentansprüche

llvJFluideinrichtung mit DiffereBtialliolljen mit einem "toten Körper", woliei der Differentialkolben abgestufte Teile unterschiedlichen Durchmessers aufweist und ein Zylinder auf einen dieser Durchmesser aufgebohrt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die unterschiedlichen zyiindrisehen Teile (51 und 32) des Kolbens 3 mit ungleichen Durchmessern (D, d) ruhig und dicht, heinahe ohne Spiel und ohne eine schwergehende Stellung in Bohrungen (41, 51) gleiten, die in unterschiedlichen Teilen ausgebildet sind, daß.einer dieser Teile der Zylinder (4) der Einrichtung Is t, in dessen genauer Bohrung (41) ein Teil (31) des Kolbens (3) mit einem bestimmten Durchmesser (D) gleitet, daß diese Bohrung einen auf ein Maß mit großen Toleranzen gearbeiteten Raum (61) darstellt, in dem mindestens ein weiteres Stück (5), der sogenannte "tote Körper", untergebracht ist, der insbesondere eine genaue Sack— bohrung (51) aufweist, in der ein Teil (32) des Kolbens (3) mit einem anderen Durchmesser (d) gleitet, und daß eine. Abdeckung (7) den Raum abschließt undoden Zylinder (4) abdichtet.
2.Fluideinrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e Ic e η η — ζ e..i c h η e t, daß die Seckbohrung (51) in dem "toten Körper" (5) mit einem hohen Maß an Genauigkeit und senkrecht zu deren offener Vorderseite (53) ausgebildet ist, die mindestens Ci J no Öffnung oder eine in radialer Richtung verlaufende Ausnehmung (54) aufweist.

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3. Fluideinrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e lc e η η — zeichnet, daß die Bohrung (kl) in dem Zylinder (k) mit einem hohen Maß an Genauigkeit und senkrecht zn deren offenen Vorderseite (^lij) ausgebildet ist.
d. Fluideinrichtung nach Anspruch i und 2 , dadurch g e k e η η ζ e;i c h η e t, daß der Druck (P) des Fluids, das in den freien, den "toten Körper" (5) umgebenden Raum eingeleitet ist, Kräfte auf diesen "toten Körper" ausübt, der von dem unter Druck stehenden Fluid umschlossen ist, wobei der "tote Körper" verhindert, daß durch diesen Druck irgendeine Kraft auf die Fläche (36) am Ende des Kolbens ausgeübt wird, da sie gegenüber diesem Druck geschützt ist.
5t Fluideinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis k_t dadurch gekennzeichnet, daß der Raum (6l), der den "toten Körper" (5) ringsherum frei (60) umgibt, und der mit großen Toleranzen hergestellt ist, in dem Zylinder (k) ausgebildet und dicht von der Abdeckung (7) abgeschlossen sein kann.
6. Fluideinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis k_f dadurch g e k e η η ζ eü c h η e t, daß der Raum (6l), der den "toten Körper" (5) ringsherum frei (Go) umgibt und der mit großen Toleranzen hergestellt ist, in einem Gehäuse (6) ausgebildet sein kann, das vorzugsweise an der offenen Seite (Ί3) des Zylinders (k) dicht mit dem Zylinder (Ί) verbunden sein lcnnn.
7. Fluideinrichtung nach Anspruch G, dadurch g ο k c η η -

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zeichnet, daß ein Raum (65) in einer der Flächen (43, 64) des Zylinders (4) und des Gehäuses (6) ausgebildet ist, so daß diese Flächen die Abdichtung des Zylinders (4) in einem bestimmten Abstand von dem Raum (6l) bewirken.

8, Fluideinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das unter dem Druck (p) stehende Fluid über einen Kanal (47) zuführbar -ist, der durch den Kp'rper des Zylinders (4) hindurchgeht, an der Verbindungsstelle zwischen diesem'Zylinder und dem Gehäuse (6) mündet und dann in dem Raum (65) endet.

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