DE10028672A1 - Dichtelement für hydraulische Kolben-Zylinder-Anordnungen - Google Patents
Dichtelement für hydraulische Kolben-Zylinder-AnordnungenInfo
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Abstract
Es wird ein Dichtelement (10, 12) für hydraulische Kolben-Zylinder-Anordnungen (14), insbesondere Geber- oder Nehmerzylinder von hydraulischen Kupplungsbetätigungs- oder Bremssystemen in Kraftfahrzeugen offenbart, mit einem Grundkörper (16, 18) und einer sich davon weg erstreckenden dynamischen Dichtlippe (20, 22). Um einen Raum (30 bzw. 32) der Kolben-Zylinder-Anordnung abzudichten, wirkt die dynamische Dichtlippe des Dichtelements mit ihrer konvex gekrümmten Dichtkontur (24, 26) mit einer relativ zum Dichtelement bewegbaren Lauffläche (28) zusammen. Erfindungsgemäß ist die Dichtkontur der dynamischen Dichtlippe auf ihrer im eingebauten Zustand des Dichtelements dem abzudichtenden Raum zugewandten Seite stärker gekrümmt als auf ihrer davon abgewandten Seite, so daß sich zwischen der dynamischen Dichtlippe und der Lauffläche ein unsymmetrischer Pressungsverlauf p(x) einstellt, welcher auf der dem abzudichtenden Raum zugewandten Seite steiler ansteigt. Im Ergebnis wird einfach ausgebildetes Dichtelement geschaffen, welches bei geringer Reibung und geringem Verschleiß dauerhaft ein verbessertes Geräuschverhalten aufweist, ohne gleichzeitig übermäßige Leckagen zu gestatten.
Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Dichtelement für
hydraulische Kolben-Zylinder-Anordnungen gemäß dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 1. Insbesondere bezieht sich die Erfindung
auf ein Dichtelement für Geber- oder Nehmerzylinder von hydrau
lischen Kupplungsbetätigungs- oder Bremssystemen in Kraftfahr
zeugen, wie sie massenweise im Automobilbau zum Einsatz kommen.
Derartige Dichtelemente werden in Kupplungsgeberzylindern oder
Hauptbremszylindern sowohl als Primär- als auch als Sekundär
dichtung eingesetzt. Die Primärdichtung dient dazu, den Druck
raum der jeweiligen Kolben-Zylinder-Anordnung zum drucklosen
Nachlaufraum hin abzudichten, während die Sekundärdichtung den
drucklosen Nachlaufraum zur Atmosphäre hin abdichtet. Grund
sätzlich haben diese Dichtelemente einen Grundkörper und eine
sich davon weg erstreckende dynamische Dichtlippe, die im ein
gebauten Zustand des Dichtelements mit ihrer Dichtkontur mit
einer relativ zum Dichtelement bewegbaren Lauffläche der Kol
ben-Zylinder-Anordnung zusammenwirkt. Bei einer Relativbewegung
zwischen der dynamischen Dichtlippe und der Lauffläche kommt es
aufgrund von Reibung sowohl im Druckbereich als auch im Nach
laufbereich häufig zu Stick-Slip-Effekten, wobei sich die dyna
mische Dichtlippe (oder einzelne Bereiche davon) über den ge
samten Umfang (oder Teilabschnitte) der Lauffläche jeweils
gleichzeitig spannt und entspannt. Die dabei unabhängig von der
Bauart der Kolben-Zylinder-Anordnung (Normalausführung: beweg
tes Dichtelement und stehende Lauffläche/Plungerkolbenausfüh
rung: stehendes Dichtelement und bewegte Lauffläche) sowie der
Funktion des Dichtelements (Primärdichtung/Sekundärdichtung)
entstehenden, hochfrequenten Quietschgeräusche werden im Auto
mobilbau als komfortmindernd angesehen und sind häufig Gegen
stand von Kundenbeanstandungen.
Im Stand der Technik fehlt es nicht an Vorschlägen, wie solchen
Quietschgeräuschen zu begegnen ist. So ist es bekannt, die
Lauffläche bzw. das Dichtelement zur Vermeidung der Quietschge
räusche mit zusätzlichen, speziellen Fetten zu schmieren, die
in entsprechenden Schmiertaschen bzw. Depots aufgenommen sind
(z. B. DE 41 09 125 A1, DE 41 24 531 C1). Diese Fette werden je
doch im Betrieb der jeweiligen Kolben-Zylinder-Anordnung unter
Aufbrauch des Depots von der (den) Dichtlippe(n) abgestreift
bzw. von der Bremsflüssigkeit abgelöst, so daß die Quietschge
räusche nicht dauerhaft beseitigt werden können.
Auch wurde vorgeschlagen (z. B. DE 196 29 348 C1), zur Vermei
dung der Quietschgeräusche die Rauhigkeit der Lauffläche ent
sprechend zu konditionieren, d. h. die zu den Dichtungen relativ
bewegliche Lauffläche mit Vertiefungen zu versehen, welche in
dem mit den Dichtlippen zusammenwirkenden Laufflächenbereich
eine kreuzförmig verlaufende Struktur bilden. Diese Ausbildung
der Lauffläche erfordert jedoch zusätzliche Arbeitsschritte und
kann leicht zu einem stärkeren Dichtlippenverschleiß führen.
Schließlich offenbart die gattungsbildende DE 44 15 731 A1 eine
Dichtungsanordnung zur Abdichtung benachbarter, mit Flüssigkeit
gefüllter Zylinderräume in einem Zweikreis-Bremszylinder, der
einen in dem Zylinder in axialer Richtung beweglich schwimmend
angeordneten Kolben und eine auf dem Kolben angeordnete Dicht
manschette mit einer Dichtlippe aufweist, welche mit ihrer Au
ßenfläche radial an der Zylinderwandung anliegt. Um beim Betä
tigen der Bremse quietschende Geräusche zu vermeiden, wird hier
vorgeschlagen, die Außenfläche der Dichtlippe ballig auszubil
den, derart, daß ein Wulst radial außen an der Dichtlippe her
vorsteht. Genauer gesagt handelt es sich hierbei um einen Ring
wulst, der im Schnitt gesehen symmetrisch durch einen Kreisbo
gen vorbestimmten Durchmessers beschrieben wird und zu beiden
Seiten des Kreisbogens mit einem entgegengesetzten Kreisbogen
kleineren Radius ausläuft.
Diese ballige Ausbildung der Dichtlippenaußenfläche bezweckt
zum einen, daß die Abdichtung nicht durch eine scharfe Dicht
kante erfolgt, sondern über einen relativ großen Radius, wo
durch eine gute Schmierkeilbildung bei Vorwärts- und Rückwärts
bewegungen des schwimmenden Kolbens möglich sein soll. Zum an
deren wird bezweckt, daß die Dichtlippe bei beginnendem Druck
aufbau nicht vollständig an der Zylinderwandung zur Anlage
kommt, wodurch Geräusche infolge von Schwingungen bei beginnen
der Bewegung und zunehmendem Druck vermieden werden sollen. Ein
Nachteil dieses Stands der Technik ist jedoch insbesondere
darin zu sehen, daß das verbesserte Stick-Slip-Verhalten der
Dichtmanschette mit einer für bestimmte Anwendungsfälle ungenü
genden dynamischen Dichtwirkung der Dichtmanschette erkauft
wird.
Gegenüber diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Auf
gabe zugrunde, ein einfach ausgebildetes Dichtelement für hy
draulische Kolben-Zylinder-Anordnungen zu schaffen, welches
dauerhaft ein verbessertes Geräuschverhalten aufweist, ohne
gleichzeitig übermäßige Leckagen zu gestatten.
Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angegebenen
Merkmale gelöst. Vorteilhafte bzw. zweckmäßige Weiterbildungen
der Erfindung sind Gegenstand der Patentansprüche 2 bis 17.
Erfindungsgemäß ist bei einem Dichtelement für hydraulische
Kolben-Zylinder-Anordnungen, insbesondere Geber- oder Nehmer
zylinder von hydraulischen Kupplungsbetätigungs- oder Brems
systemen in Kraftfahrzeugen, das einen Grundkörper und eine
sich davon weg erstreckende dynamische Dichtlippe aufweist, die
im eingebauten Zustand des Dichtelements mit einer konvex ge
krümmten Dichtkontur mit einer relativ zum Dichtelement beweg
baren Lauffläche der Kolben-Zylinder-Anordnung zusammenwirkt,
um einen Raum der Kolben-Zylinder-Anordnung abzudichten, die
Dichtkontur der dynamischen Dichtlippe auf ihrer im eingebauten
Zustand des Dichtelements dem abzudichtenden Raum zugewandten
Seite stärker gekrümmt als auf ihrer davon abgewandten Seite,
so daß sich zwischen der dynamischen Dichtlippe und der Lauf
fläche ein unsymmetrischer Pressungsverlauf p(x) einstellt,
welcher auf der dem abzudichtenden Raum zugewandten Seite stei
ler ansteigt.
Im Ergebnis wird ein Dichtelement vorgeschlagen, bei dem sich
infolge einer bestimmten, einfachen Geometrie der Dichtkontur
der dynamischen Dichtlippe im Betrieb ein unsymmetrischer Pres
sungsverlauf p(x) über den Anlagebereich zwischen der dynami
schen Dichtlippe und der Lauffläche einstellt, welcher bei Kol
benbetätigungsgeschwindigkeiten im Bereich der Haftreibung (An
fahrreibung) und Mischreibung, d. h. im vorderen Bereich der so
genannten Stribeck-Kurve dafür sorgt, daß im druckerzeugenden
Vorlauf des Dichtelements stets ein Schmierfilm von ausreichen
der Dicke unabgestreift an der Lauffläche verbleibt, während
das Dichtelement im druckabbauenden Rücklauf ein gutes Rückför
dervermögen von Hydraulikflüssigkeit aufzeigt, so daß an der
Lauffläche ein Schmierfilm von vorbestimmter Dicke dauerhaft
gewährleistet ist und unerwünschten Geräuschentwicklungen zu
verlässig begegnet wird.
In einer bevorzugten, insbesondere herstellungstechnisch vor
teilhaften Ausgestaltung des Dichtelements gemäß dem Patentan
spruch 2 weist die Dichtkontur der dynamischen Dichtlippe im
unverformten Zustand des Dichtelements zwei Kreisbogenab
schnitte mit unterschiedlichen Radien auf, wobei der Kreisbo
genabschnitt mit kleinerem Radius auf der im eingebauten Zu
stand des Dichtelements dem abzudichtenden Raum zugewandten
Seite der Dichtkontur liegt, um den unsymmetrischen Pressungs
verlauf p(x) mit steilerem Anstieg auf der dem abzudichtenden
Raum zugewandten Seite definiert und auf einfache Weise zu ge
währleisten. Es hat sich gezeigt, daß ein besonders guter Kom
promiß zwischen dem Lauf- und dem Dichtverhalten des Dichtele
ments erzielt werden kann, wenn hier das Verhältnis des größe
ren Radius zum kleineren Radius der Kreisbogenabschnitte zwi
schen 3.0 und 9.0, mehr bevorzugt zwischen 5.0 und 6.0 liegt,
wie im Patentanspruch 3 angegeben.
Dadurch, daß entsprechend dem Patentanspruch 4 die Dichtkontur
der dynamischen Dichtlippe zwischen den Kreisbogenabschnitten
einen geraden Abschnitt aufweist, wird der Pressungsverlauf
p(x) gestreckt und ein besseres Rückförderungsvermögen erzielt.
Durch geeignete Wahl der Länge des geraden Abschnitts der
Dichtkontur kann somit der Pressungsverlauf p(x) auf einfache
Weise den jeweiligen Erfordernissen entsprechend angepaßt wer
den. Es hat sich als im Hinblick auf das Lauf- und Dichtverhal
ten des Dichtelements besonders vorteilhaft erwiesen, wenn hier
das Verhältnis der Länge des geraden Abschnitts zum Radius des
kleineren Kreisbogenabschnitts der Dichtkontur kleiner gleich
2, mehr bevorzugt kleiner gleich 1 ist, wie im Patentanspruch 7
angegeben.
Gemäß dem Patentanspruch 5 geht der gerade Abschnitt der Dicht
kontur vorzugsweise übergangslos in die Kreisbogenabschnitte
über, wodurch ein gleichmäßiger Pressungsverlauf p(x) ohne ab
rupte Steigungsänderungen erzielt wird.
Der Patentanspruch 6 sieht vor, daß der gerade Abschnitt der
Dichtkontur im unverformten Zustand des Dichtelements parallel
zu dessen Mittelachse verläuft, was Vorteile für die Herstel
lung der Dichtkontur mit sich bringt, insbesondere eine einfa
che Ausbildung des Werkzeugs zur Herstellung des Dichtelements
gestattet.
Es hat sich weiterhin gezeigt, daß für einen besonders guten
Kompromiß zwischen dem Reib- und dem Dichtverhalten des Dicht
elements entsprechend dem Patentanspruch 8 im unverformten Zu
stand des Dichtelements die Differenz zwischen dem Durchmesser
der dynamischen Dichtlippe an der Dichtkontur und dem Nenn
durchmesser der Lauffläche 1.5 bis 9.0%, mehr bevorzugt 2.5
bis 6.5% des Nenndurchmessers der Lauffläche betragen sollte.
Gemäß dem Patentanspruch 9 kann in an sich bekannter Weise auch
eine sich vom Grundkörper weg erstreckende statische Dichtlippe
vorgesehen sein, welche zusammen mit der dynamischen Dichtlippe
eine ringförmige Nut begrenzt, deren Nutgrund eine über den Um
fang des Dichtelements im wesentlichen konstante Tiefe auf
weist. Bei einer solchen Ausbildung des Dichtelements und Nenn
durchmessern der mit dem Dichtelement zusammenwirkenden Lauf
fläche entsprechend dem Patentanspruch 10, d. h. einem Nenn
durchmesser zwischen 10.0 und 24.0 mm, mehr bevorzugt zwischen
14.0 und 20.0 mm, wurden im Hinblick auf die anmeldungsgemäße
Aufgabenstellung besonders gute Ergebnisse mit der Dichtele
mentausbildung nach dem Patentanspruch 11 erhalten, gemäß der
im unverformten Zustand des Dichtelements der Nutgrund bezüg
lich einer gedachten Ebene, die senkrecht zur Mittelachse des
Dichtelements verläuft und im Schnitt gesehen den einem freien
Ende der dynamischen Dichtlippe nächstgelegenen Mittelpunkt der
Kreisbogenabschnitte der Dichtkontur enthält, in einer zur Mit
telachse parallelen Richtung vom Grundkörper her kommend zwi
schen 1.5 mm vor und 1.0 mm hinter der Ebene liegt.
Nach der Lehre des Patentanspruchs 12 schließt sich an die kon
vex gekrümmte Dichtkontur der dynamischen Dichtlippe an deren
freien Ende vorzugsweise eine im unverformten Zustand des
Dichtelements im wesentlichen ringzylindrische Stützschulter
an, welche insbesondere die Herstellung und das Ausformen des
Dichtelements erleichtert, bei entsprechender Dimensionierung
jedoch auch für eine Versteifung der dynamischen Dichtlippe und
eine entsprechende Änderung des Pressungsverlaufs p(x) herange
zogen werden kann.
Ferner ist es entsprechend dem Patentanspruch 13 möglich, für
bestimmte, kritische Anwendungsfälle an dem Grundkörper auf der
Seite der dynamischen Dichtlippe noch eine weitere Dichtlippe
vorzusehen, die im eingebauten Zustand des Dichtelements zusam
men mit der dynamischen Dichtlippe ein Reservoir zur Aufnahme
eines zusätzlichen Schmiermittels ausbildet, was sich insbeson
dere für Sekundärdichtelemente anbietet.
Es ist weiterhin vorteilhaft, wenn das Dichtelement gemäß dem
Patentanspruch 14 einteilig ausgebildet ist und aus EPDM be
steht, nach der Lehre des Patentanspruchs 15 eine Härte von 70
bis 80 Shore A aufweist und gemäß dem Patentanspruch 16 eine
Zugfestigkeit größer gleich 16 N/mm2 hat.
Schließlich sieht der Patentanspruch 17 vor, daß der Grundkör
per des Dichtelements stirnseitig nach radial außen und nach
radial innen mit jeweils einer Schräge versehen ist und sich
das Dichtelement im eingebauten Zustand mit seinem Grundkörper
an einem komplementär ausgebildeten Stützring abstützt. Dieses
Abstützen bzw. Kapseln des Grundkörpers hat den Vorteil, daß
sich das Dichtelement bei Druckbeaufschlagung nicht übermäßig
verformen bzw. die dynamische Dichtlippe dem Druck nicht über
mäßig ausweichen kann, wodurch der anmeldungsgemäß gewollte
Pressungsverlauf p(x) beeinträchtigt werden könnte. Hinzu tritt
hier eine durch diese Abstützung bzw. Kapselung des Dichtele
ments bewirkte vorteilhafte Verringerung der Volumensaufnahme
des Gesamtsystems, einhergehend mit der Möglichkeit, beim Ein
satz des Dichtelements als Primärdichtung den Überfahrweg über
Druckausgleichs- bzw. Nachlaufnuten oder -Öffnungen enger zu
tolerieren.
Im folgenden wird die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungs
beispiele unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher
erläutert. Darin zeigen:
Fig. 1 eine abgebrochene Schnittansicht durch eine Kolben-
Zylinder-Anordnung in Plungerkolbenausführung mit er
findungsgemäß ausgebildeten Primär- und Sekundär
dichtelementen, die ebenso wie ein O-Ring am Zylin
dergehäuse im unverformten Zustand eingezeichnet
sind,
Fig. 2 ein vergrößerter, radial geführter Schnitt durch das
Primärdichtelement gemäß Fig. 1 im unverformten Zu
stand,
Fig. 3 eine vergrößerte Darstellung des Anlagebereichs zwi
schen der dynamischen Dichtlippe des Primärdichtele
ments und der Lauffläche am Kolben im eingebauten,
verformten Zustand des Primärdichtelements entspre
chend dem Kreis III in Fig. 2, wobei der dazugehörige
Pressungsverlauf p(x) qualitativ eingezeichnet ist
und der besseren Übersichtlichkeit halber auf die
Schraffuren verzichtet wurde,
Fig. 4 ein vergrößerter, radial geführter Schnitt durch eine
Variante des Primärdichtelements im unverformten Zu
stand,
Fig. 5 ein vergrößerter, radial geführter Schnitt durch das
Sekundärdichtelement gemäß Fig. 1 im unverformten Zu
stand und
Fig. 6 ein vergrößerter, radial geführter Schnitt durch das
eingebaute Sekundärdichtelement gemäß Fig. 1, wobei
lediglich die dynamische Dichtlippe im verformten Zu
stand dargestellt ist.
Vorab sei noch angemerkt, daß in den Fig. 2 bis 6 lediglich ra
dial geführte Schnitte, d. h. Profilquerschnitte der ringförmi
gen Dichtelemente dargestellt sind. Von Schnittansichten mit
Darstellung der umlaufenden Kanten der Dichtelemente wurde der
besseren Übersichtlichkeit halber abgesehen. Im folgenden soll
die Geometrie der Dichtelemente in erster Linie bezogen auf
diese Profilquerschnitte, d. h. zweidimensional beschrieben wer
den. Für den Fachmann ist ersichtlich, daß es sich mit Ergän
zung der dritten Dimension
bei einem senkrecht zur Mittelachse des Dichtelements ver laufenden Profilquerschnittsbereich tatsächlich um einen ebenen Kreisringflächenabschnitt handelt,
bei einem parallel zur Mittelachse des Dichtelements ver laufenden Profilquerschnittsbereich um einen Zylinderflächenab schnitt,
bei einem geraden Profilquerschnittsbereich, der zu der Mittelachse des Dichtelements mit einem Winkel angestellt ist, um einen konischen Flächenabschnitt und
bei einem gekrümmten Profilquerschnittsbereich um einen auch in Längsrichtung gekrümmten Flächenabschnitt, mit dem Son derfall eines Kreisbogens im Profilquerschnitt, bei dem es sich tatsächlich um einen Torusflächenabschnitt des Dichtelements handelt.
bei einem senkrecht zur Mittelachse des Dichtelements ver laufenden Profilquerschnittsbereich tatsächlich um einen ebenen Kreisringflächenabschnitt handelt,
bei einem parallel zur Mittelachse des Dichtelements ver laufenden Profilquerschnittsbereich um einen Zylinderflächenab schnitt,
bei einem geraden Profilquerschnittsbereich, der zu der Mittelachse des Dichtelements mit einem Winkel angestellt ist, um einen konischen Flächenabschnitt und
bei einem gekrümmten Profilquerschnittsbereich um einen auch in Längsrichtung gekrümmten Flächenabschnitt, mit dem Son derfall eines Kreisbogens im Profilquerschnitt, bei dem es sich tatsächlich um einen Torusflächenabschnitt des Dichtelements handelt.
Wie in den Fig. 1, 2, 4, 5 und 6 deutlich zu erkennen ist, hat
ein Primärdichtelement 10 bzw. ein Sekundärdichtelement 12 für
eine hydraulische Kolben-Zylinder-Anordnung 14 einen Grundkör
per 16 bzw. 18 und eine sich davon weg erstreckende dynamische
Dichtlippe 20 bzw. 22. Die dynamische Dichtlippe 20 bzw. 22
wirkt im eingebauten Zustand des Primär- bzw. Sekundärdichtele
ments 10, 12 mit einer konvex gekrümmten Dichtkontur 24 bzw. 26
mit einer relativ zum Primär- bzw. Sekundärdichtelement 10, 12
bewegbaren Lauffläche 28 der Kolben-Zylinder-Anordnung 14 zu
sammen, um im Falle eines Primärdichtelements 10 einen Druck
raum 30 der Kolben-Zylinder-Anordnung 14 bzw. im Falle eines
Sekundärdichtelements 12 einen Nachlaufraum 32 der Kolben-Zy
linder-Anordnung 14 abzudichten. Wesentlich ist, daß die Dicht
kontur 24 bzw. 26 der dynamischen Dichtlippe 20 bzw. 22 auf
ihrer im eingebauten Zustand des Primär- bzw. Sekundärdichtele
ments 10, 12 dem jeweils abzudichtenden Raum 30 bzw. 32 zuge
wandten Seite stärker gekrümmt ist als auf ihrer davon abge
wandten Seite, so daß sich zwischen der dynamischen Dichtlippe
20 bzw. 22 und der Lauffläche 28 ein unsymmetrischer Pressungs
verlauf p(x) einstellt (Fig. 3), welcher auf der dem jeweils
abzudichtenden Raum 30 bzw. 32 zugewandten Seite steiler an
steigt.
In Fig. 1 ist beispielhaft für eine hydraulische Kolben-Zylin
der-Anordnung 14 ein Geberzylinder eines hydraulischen Kupp
lungsbetätigungssystems für Kraftfahrzeuge in Grundstellung
dargestellt, der einen axial beweglichen Plungerkolben 34 auf
weist, dessen Außenumfang die gegenüber den feststehenden
Dichtelementen 10, 12 relativ bewegbare und damit zusammenwir
kende Lauffläche 28 ausbildet. Der Plungerkolben 34 kann aus
Guß, einem NE-Metall oder Kunststoff bestehen, wobei die Lauf
fläche 28 vorzugsweise eine Rauhtiefe kleiner gleich 2 µm auf
weist. Der Plungerkolben 34 ist in einer Führungshülse 36 aus
Kunststoff geführt, die in einem ebenfalls aus Kunststoff be
stehenden Zylindergehäuse 38 der Kolben-Zylinder-Anordnung 14
befestigt ist. Zwischen der Führungshülse 36 und dem Zylinder
gehäuse 38 ist die Kolben-Zylinder-Anordnung 14 zur Atmosphäre
hin mittels einer statischen Dichtung in Form eines O-Rings 40
abgedichtet.
Das Primärdichtelement 10 ist an einem Absatz 42 einer Zylin
derbohrung 44 im Zylindergehäuse 38 mit einem eine elastische
Verformung des Primärdichtelements 10 gestattenden Axialspiel
angeordnet und in dieser Stellung durch einen Stützring 46 ge
halten, auf den später noch näher eingegangen werden wird. Der
Stützring 46 liegt zwischen einem konischen Flächenabschnitt 48
der Zylinderbohrung 44 und einer ringförmigen Stirnfläche 50
der Führungshülse 36 und ist somit in axialer Richtung des Zy
lindergehäuses 38 festgelegt. In der dargestellten Grundstel
lung der Kolben-Zylinder-Anordnung 14 besteht eine hydraulische
Verbindung zwischen dem Druckraum 30, dem Nachlaufraum 32 und
einem Kanal 52 im Zylindergehäuse 38, der mit einem Vorratsbe
hälter (nicht dargestellt) verbunden ist. Dazu ist entweder der
Plungerkolben 34 oder, wie im dargestellten Ausführungsbei
spiel, ein am Plungerkolben 34 befestigtes Ringteil 54 am Um
fang mit Nuten 56 versehen, die unter der dynamischen Dicht
lippe 20 des Primärdichtelements 10 hinweg eine Verbindung
zwischen dem Druckraum 30 und einem Ringspalt 58 gestatten,
welcher sich infolge der Konusaufnahme des Stützrings 46 an dem
konischen Flächenabschnitt 48 der Zylinderbohrung 44 zwischen
der Innenumfangsfläche des Stützrings 46 und der Lauffläche 28
des Plungerkolbens 34 definiert einstellt. Der Ringspalt 58
selbst kommuniziert direkt mit dem Nachlaufraum 32, welcher mit
dem Kanal 52 über Nuten 60 in Verbindung steht, die sich in zu
nächst radialer und dann axialer Richtung über die Stirnseite
bzw. den Außenumfang des Stützrings 46 erstrecken. Die oben be
schriebene Verbindung des Nachlaufraums 32 zum Druckraum 30 hin
wird unterbrochen, sobald die dynamische Dichtlippe 20 mit
ihrer Dichtkontur 24 bei einer Bewegung des Plungerkolbens 34
nach links in Fig. 1 über die Lauffläche 28 des Plungerkolbens
34 kommt und den Druckraum 30 zum Nachlaufraum 32 hin abdich
tet, damit im Druckraum 30 ein an einen Nehmerzylinder (nicht
dargestellt) anlegbarer Druck aufgebaut werden kann.
Das Sekundärdichtelement 12 ist an einem Absatz 62 am Innenum
fang der Führungshülse 36 angeordnet. Dabei ist ein eine ela
stische Verformung des Sekundärdichtelements 12 gestattendes
Axialspiel zwischen dem Sekundärdichtelement 12 und einer Ring
schulter 64 des Stützrings 46 vorgesehen. Die Nuten 60 erstrec
ken sich auch durch die Ringschulter 64 hindurch, welche dafür
sorgt, daß das Sekundärdichtelement 12 die hydraulische Verbin
dung zwischen dem Nachlaufraum 32 und dem Kanal 52 nicht unter
brechen kann. Die dynamische Dichtlippe 22 des Sekundärdicht
elements 12 befindet sich mit ihrer Dichtkontur 26 stets über
der Lauffläche 28 des Plungerkolbens 34, um den Nachlaufraum 32
zur Atmosphäre bzw. Umgebung hin abzudichten.
In Fig. 2 ist nun der Profilquerschnitt des einteilig ausgebil
deten Primärdichtelements 10 im unverformten, d. h. nicht einge
bauten Zustand des Primärdichtelements 10 dargestellt. Hin
sichtlich der Grobgeometrie des Primärdichtelements 10 ist zu
nächst deutlich zu erkennen, daß das Primärdichtelement 10 auch
eine sich vom Grundkörper 18 weg erstreckende statische Dicht
lippe 66 aufweist, die zusammen mit der dynamischen Dichtlippe
20 eine ringförmige Nut 68 begrenzt, deren Nutgrund 70 eine
über den Umfang des Primärdichtelements 10 im wesentlichen kon
stante Tiefe aufweist.
Die dynamische Dichtlippe 20 weist an ihrem freien Ende eine im
unverformten Zustand im wesentlichen ringzylindrische Stütz
schulter 72 auf, welche stirnseitig mit einem geraden Profil
querschnittsbereich 74 abschließt, der mit der nicht maßstabs
gerecht angedeuteten Mittelachse A des Primärdichtelements 10
in Richtung des Grundkörpers 16 gesehen einen spitzen Winkel
einschließt. Am Außenumfang der dynamischen Dichtlippe 20
schließt sich an die Stützschulter 72 ein gerader Profilquer
schnittsbereich 76 an, welcher in Richtung des Grundkörpers 16
gesehen mit der Mittelachse A einen stumpfen Winkel einschließt
und über einen den Nutgrund 70 bildenden Radius zur statischen
Dichtlippe 66 übergeht. Innenumfangsseitig der dynamischen
Dichtlippe 20 schließt sich an die Stützschulter 72 ggf. über
einen sehr kleinen Radius die Dichtkontur 24 an.
Die Dichtkontur 24 weist zwei Kreisbogenabschnitte 78, 80 mit
unterschiedlichen Radien r, R auf, von denen der Kreisbogenab
schnitt 78 mit kleinerem Radius r auf der im eingebauten Zu
stand des Primärdichtelements 10 dem Druckraum 30 zugewandten
Seite der Dichtkontur 24 liegt, um im eingebauten Zustand des
Primärdichtelements 10 einen unsymmetrischen Pressungsverlauf
p(x) zwischen der dynamischen Dichtlippe 20 und der Lauffläche
28 mit einem druckraumseitig steileren Anstieg zu erzielen. Im
dargestellten Ausführungsbeispiel ist zwischen den Kreisbogen
abschnitten 78, 80 der Dichtkontur 24 ein gerader Profilquer
schnittsbereich 82 eingefügt, um den Pressungsverlauf p(x) zu
strecken und damit im Betrieb größere Schmierfilmdicken an der
Lauffläche 28 zu gestatten. Der gerade Profilquerschnittsbe
reich 82 geht zu beiden Seiten an den in den Fig. 2 und 3 mit
kleinen Kreisen angedeuteten Stellen übergangslos in die Kreis
bogenabschnitte 78, 80 über und verläuft im unverformten Zu
stand des Primärdichtelements 10 parallel zu dessen Mittelachse
A. Um die hier wesentliche Geometrie der Dichtkontur 24 weiter
zu veranschaulichen, sind in Fig. 2 zu den Kreisbogenabschnit
ten 78, 80 noch vollständige Kreise sowie die jeweils dazu ge
hörigen Kreismittelpunkte Mr und MR eingezeichnet.
Der Kreisbogenabschnitt 80 der Dichtkontur 24 geht dann auf
seiner in Fig. 2 rechten Seite übergangslos in einen geraden
Profilquerschnittsbereich 84 der dynamischen Dichtlippe 20
über, welcher in Richtung des Grundkörpers 16 gesehen mit der
Mittelachse A einen stumpfen Winkel einschließt und an den sich
im dargestellten Ausführungsbeispiel über einen relativ großen
Radius ein gerader Profilquerschnittsbereich 86 des Grundkör
pers 16 anschließt, der bezüglich der Mittelachse A flacher an
gestellt ist als der gerade Profilquerschnittsbereich 84.
Die statische Dichtlippe 66 hat innenumfangsseitig einen sich
an den Nutgrund 70 anschließenden Profilquerschnittsbereich 88,
der parallel zur Mittelachse A verläuft, und endet mit einem
senkrecht zur Mittelachse A stehenden Profilquerschnittsbereich
90. Am Außenumfang der statischen Dichtlippe 66 ist wiederum
ein gerader Profilquerschnittsbereich 92 vorgesehen, über den
die statische Dichtlippe 66 in den Grundkörper 16 übergeht und
der in Richtung des Grundkörpers 16 gesehen mit der Mittelachse
A einen spitzen Winkel einschließt, so daß sich die statische
Dichtlippe 66 in Richtung des Grundkörpers 16 verjüngt.
Der Grundkörper 16 hat schließlich am Außenumfang einen zur
Mittelachse A parallelen Profilquerschnittsbereich 94 und ist
stirnseitig nach radial außen und nach radial innen mit jeweils
einer Schräge 96, 98 versehen. Wie die Fig. 1 zeigt, ist der
Stützring 46 auf seiner vom Nachlaufraum 32 abgewandten Seite
komplementär zur Stirnseite des Grundkörpers 16 ausgebildet,
wodurch er den Grundkörper 16 des eingebauten Primärdichtele
ments 10 quasi kapselt und somit verhindert, daß die dynamische
Dichtlippe dem Druck im Betrieb der Kolben-Zylinder-Anordnung
14 übermäßig ausweichen kann.
In Fig. 3 ist in qualitativer Weise der Pressungsverlauf p(x)
dargestellt, der sich infolge der beschriebenen Ausbildung der
Dichtkontur 24 zwischen der Lauffläche 28 des Plungerkolbens 34
und der dynamischen Dichtlippe 20 des Primärdichtelements 10
einstellt. Deutlich zu erkennen ist, daß sich der gerade Pro
filquerschnittsbereich 82 der Dichtkontur 24 im Anlagebereich
zwischen der dynamischen Dichtlippe 20 und der Lauffläche 28
befindet. Mit anderen Worten gesagt wirken auch bei Vorsehen
eines geraden Profilquerschnittsbereichs 82 zwischen den Kreis
bogenabschnitten 78, 80 der Dichtkontur 24 im Betrieb stets
beide Kreisbogenabschnitte 78, 80 mit der Lauffläche 28 zusam
men.
Ausgehend von der Druckseite (Druckraum 30)
steigt der Pressungsverlauf p(x) im Bereich des radius kleineren Kreisbogenabschnitts 78 moderat steil und im wesent lichen linear an,
bevor er nach einem kurzen Peak im Bereich des radiusklei neren Kreisbogenabschnitts 78, d. h. vor Beginn des geraden Pro filquerschnittsbereichs 82
über den geraden Profilquerschnittsbereich 82 und einen Teil des von der Druckseite abgewandten, zum Nachlaufraum 32 hin gewandten radiusgrößeren Kreisbogenabschnitts 80 mit zuneh mender Strecke x stärker, gegenüber dem Anstieg aber stets fla cher abfällt.
steigt der Pressungsverlauf p(x) im Bereich des radius kleineren Kreisbogenabschnitts 78 moderat steil und im wesent lichen linear an,
bevor er nach einem kurzen Peak im Bereich des radiusklei neren Kreisbogenabschnitts 78, d. h. vor Beginn des geraden Pro filquerschnittsbereichs 82
über den geraden Profilquerschnittsbereich 82 und einen Teil des von der Druckseite abgewandten, zum Nachlaufraum 32 hin gewandten radiusgrößeren Kreisbogenabschnitts 80 mit zuneh mender Strecke x stärker, gegenüber dem Anstieg aber stets fla cher abfällt.
Dieser sich statisch wie dynamisch qualitativ nahezu identisch
einstellende Pressungsverlauf p(x) hat zur Folge, daß
sowohl bei einem einen Druck im Druckraum 30 erzeugenden Hub des Plungerkolbens 34 nach links in Fig. 1
als auch bei einem den Druck im Druckraum 30 abbauenden Hub des Plungerkolbens 34 nach rechts in Fig. 1
unter dem sich entsprechend ändernden Druckgefälle zwi schen dem Druckraum 30 und dem Nachlaufraum 32 und
bei dem durch die Relativbewegung zwischen dem Primär dichtelement 10 und der Lauffläche 28 bewirkten, hydrodynami schen Aufschwimmen der dynamischen Dichtlippe 20
das Primärdichtelement 10 den Druckraum 30 gegenüber dem Nachlaufraum 32 stets (noch) ausreichend abdichtet,
ohne daß jedoch die an der Lauffläche 28 durch Adhäsion anhaftende Hydraulikflüssigkeit durch die dynamische Dichtlippe 20 übermäßig von der Lauffläche 28 abgestreift würde.
sowohl bei einem einen Druck im Druckraum 30 erzeugenden Hub des Plungerkolbens 34 nach links in Fig. 1
als auch bei einem den Druck im Druckraum 30 abbauenden Hub des Plungerkolbens 34 nach rechts in Fig. 1
unter dem sich entsprechend ändernden Druckgefälle zwi schen dem Druckraum 30 und dem Nachlaufraum 32 und
bei dem durch die Relativbewegung zwischen dem Primär dichtelement 10 und der Lauffläche 28 bewirkten, hydrodynami schen Aufschwimmen der dynamischen Dichtlippe 20
das Primärdichtelement 10 den Druckraum 30 gegenüber dem Nachlaufraum 32 stets (noch) ausreichend abdichtet,
ohne daß jedoch die an der Lauffläche 28 durch Adhäsion anhaftende Hydraulikflüssigkeit durch die dynamische Dichtlippe 20 übermäßig von der Lauffläche 28 abgestreift würde.
Im Ergebnis verbleibt im Betrieb stets ein Schmierfilm von aus
reichender Dicke an der Lauffläche 28, um Geräuschentwicklungen
infolge von Stick-Slip-Effekten zwischen der dynamische Dicht
lippe 20 und der Lauffläche 28 wirksam zu vermeiden. Mit ande
ren Worten gesagt zielen die oben beschriebene Geometrie der
Dichtkontur 24 und der sich daraus ergebende Pressungsverlauf
p(x) darauf ab, daß sich die Leckagemengen am Primärdichtele
ment 10 in beiden Hubrichtungen des Plungerkolbens 34 im we
sentlichen die Waage halten.
Die Fig. 4 zeigt eine Variante des Primärdichtelements 10, die
sich von dem oben beschriebenen Primärdichtelement lediglich
darin unterscheidet, daß zwischen den Kreisbogenabschnitten 78
und 80 der Dichtkontur 24 kein gerader Profilquerschnittsbe
reich eingefügt ist. Hier liegt der Mittelpunkt MR des radius
größeren Kreisbogenabschnitts 80 in Richtung der Mittelachse A
gesehen sodann näher an der Stützschulter 72 der dynamischen
Dichtlippe 20 als der Mittelpunkt Mr des radiuskleineren Kreis
bogenabschnitts 78. Dadurch, daß der Dichtkontur 24 der dyna
mischen Dichtlippe 20 ein zwischengefügter gerader Profilquer
schnittsbereich fehlt, wird der Pressungsverlauf p(x) gegenüber
der Darstellung in Fig. 3 insgesamt gestaucht.
In Fig. 5 ist der Profilquerschnitt des einteiligen Sekundär
dichtelements 12 gemäß Fig. 1 im unverformten, d. h. nicht ein
gebauten Zustand des Sekundärdichtelements 12 dargestellt, wäh
rend die Fig. 6 den Profilquerschnitt des Sekundärdichtelements
12 im eingebauten Zustand zeigt, allerdings nur mit verformter
dynamischer Dichtlippe 22. Das Sekundärdichtelement 12 soll im
folgenden nur hinsichtlich seiner sich vom Primärdichtelement
10 unterscheidenden Merkmale beschrieben werden. Die dem Pri
märdichtelement 10 (im wesentlichen) entsprechenden Abschnitte
bzw. Bereiche des Sekundärdichtelements 12 sind der Einfachheit
halber mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Der hier zwi
schen der Dichtkontur 26 der dynamischen Dichtlippe 22 und der
Lauffläche 28 des Plungerkolbens 34 erzielte Pressungsverlauf
p(x) entspricht - wenngleich infolge des Fehlens eines geraden
Profilquerschnittsbereichs in der Dichtkontur 26 gestaucht -
qualitativ dem unter Bezugnahme auf die Fig. 3 beschriebenen
Pressungsverlauf p(x) und wurde deshalb nicht nochmals darge
stellt.
Die Unterschiede zwischen dem Primärdichtelement 10 und dem Se
kundärdichtelement 12 liegen vornehmlich im Bereich der dynami
schen Dichtlippe 22 des Sekundärdichtelements 12 und dessen
Übergang zum Grundkörper 18. Zunächst schließt sich am Außenum
fang der dynamischen Dichtlippe 22 an die Stützschulter 72 an
stelle eines geraden Profilquerschnittsbereichs ein Kreisbogen
abschnitt 100 übergangslos an, der mit einem Knick zum Radius
des Nutgrunds 70 übergeht. Am Innenumfang der dynamischen
Dichtlippe 22 knickt die Stützschulter 72 in einen geraden Pro
filquerschnittsbereich 102 ab, der in Richtung des Grundkörpers
18 gesehen mit der Mittelachse A des Sekundärdichtelements 12
einen spitzen Winkel einschließt. An den geraden Profilquer
schnittsbereich 102 schließt sich in den Fig. 5 und 6 nach
rechts ggf. über einen sehr kleinen Radius die Dichtkontur 26
an, deren radiusgrößerer Kreisbogenabschnitt 80 mit einem Knick
zum geraden Profilquerschnittsbereich 84 übergeht. Zwischen dem
geraden Profilquerschnittsbereich 84 der dynamischen Dichtlippe
22 und der Schräge 98 des Grundkörpers 18 ist an dem Grundkör
per 18 auf der Seite der dynamischen Dichtlippe 22 mit gerunde
ten Übergängen eine weitere Dichtlippe 104 eingefügt, deren
Haupterstreckungsrichtung mit der Haupterstreckungsrichtung der
dynamischen Dichtlippe 22 einen Winkel von im wesentlichen 90°
einschließt. Im eingebauten Zustand des Dichtelements 12 bildet
die weitere Dichtlippe 104 zusammen mit der dynamischen Dicht
lippe 22 über der Lauffläche 28 ein Reservoir 106 zur Aufnahme
eines zusätzlichen Schmiermittels aus (Fig. 6).
Untersuchungen der Anmelderin haben ergeben, daß es gleicher
maßen für Primärdichtelemente 10 und Sekundärdichtelemente 12
im Hinblick auf die aufgabengemäß gewollte Wirkung der Dicht
elemente von Vorteil ist, wenn das Verhältnis R/r des größeren
Radius R zum kleineren Radius r der Kreisbogenabschnitte 78, 80
zwischen 3.0 und 9.0, vorzugsweise zwischen 5.0 und 6.0 liegt.
Ist ein gerader Profilquerschnittsbereich 82 zwischen den
Kreisbogenabschnitten 78, 80 eingefügt, sollte das Verhältnis
L/r der Länge L des geraden Profilquerschnittsbereichs 82
(siehe Fig. 3) zum Radius r des kleineren Kreisbogenabschnitts
78 kleiner gleich 2, vorzugsweise kleiner gleich 1 sein. Ferner
sollte im unverformten Zustand des Dichtelements 10, 12 die
Differenz zwischen dem Durchmesser dd der dynamischen Dicht
lippe 20, 22 an der Dichtkontur 24, 26 und dem Nenndurchmesser
DL der Lauffläche 28 (vergl. Fig. 1) 1.5 bis 9.0%, vorzugs
weise 2.5 bis 6.5% des Nenndurchmessers DL der Lauffläche 28
betragen.
Insbesondere wurden Dichtelemente 10, 12 aus EPDM (von Ethylen-
Propylen-Dien und Polymethylen abgeleitete Abkürzung) mit Här
ten zwischen 70 und 80 Shore A und Zugfestigkeiten größer
gleich 16 N/mm2 für Laufflächen 28 mit Nenndurchmessern DL zwi
schen 10.0 und 24.0 mm untersucht. Dabei hat es sich insbeson
dere im Nenndurchmesserbereich zwischen 14.0 und 20.0 mm als
hinsichtlich der aufgabengemäß gewollten Wirkung vorteilhaft
erwiesen, wenn im unverformten Zustand des Dichtelements 10, 12
der Nutgrund 70 der zwischen der dynamischen Dichtlippe 20, 22
und der statischen Dichtlippe 66 ausgebildeten Nut 68 bezüglich
einer gedachten Ebene E, die senkrecht zur Mittelachse A des
Dichtelements 10, 12 verläuft und im Schnitt gesehen den dem
freien Ende bzw. der Stützschulter 72 der dynamischen Dicht
lippe 20, 22 nächstgelegenen Mittelpunkt Mr bzw. MR der Kreis
bogenabschnitte 78 bzw. 80 der Dichtkontur 24, 26 enthält, in
einer zur Mittelachse A parallelen Richtung vom Grundkörper 16,
18 her kommend zwischen 1.5 mm vor und 1.0 mm hinter der Ebene
E liegt. In den in den Fig. 2, 4 und 5 dargestellten Ausfüh
rungsbeispielen liegt der Nutgrund 70 jeweils vor der gedachten
Ebene E. Bei diesen Laufflächen-Nenndurchmessern DL sollte wei
terhin der Radius r des kleineren Kreisbogenabschnitts 78 der
Dichtkontur 24, 26 zwischen 0.2 und 0.5 mm und der Radius R des
größeren Kreisbogenabschnitts zwischen 1.5 und 1.8 mm liegen,
während die Länge L des ggf. vorhandenen geraden Profilquer
schnittsbereichs 82 zwischen den Kreisbogenabschnitten 78 und
80 kleiner gleich 0.4 mm sein sollte. Die jeweilige Einbauver
formung der dynamischen Dichtlippe 20, 22 in radialer Richtung
betrug hier in absoluten Zahlen zwischen 0.2 mm und 0.6 mm.
Eine Vergrößerung des Bereichs für den Nenndurchmesser DL auf
8.0 bis 38.0 mm ist denkbar.
Für schwierige Anwendungsfälle (aggressive Hydraulikmedien,
großer Temperatureinsatzbereich, sehr glatte Laufflächen) hat
sich in Versuchen als zusätzliches Schmiermittel im Reservoir
106 zwischen der dynamische Dichtlippe 22 und der weiteren
Dichtlippe 104 des Sekundärdichtelements 12 ein Schmierfett auf
Basis von perfluorierten Polyetherölen mit einem Verdicker,
vorzugsweise PTFE (Polytetrafluorethylen) in Kombination mit
den beschriebenen Dichtkonturen 24, 26 der dynamischen Dicht
lippen 20, 22 bewährt.
In den dargestellten Ausführungsbeispielen sind die Dichtele
mente 10, 12 ortsfest im Zylindergehäuse 38 angeordnet, während
der Plungerkolben 34 mit seiner Lauffläche 28 relativ zu den
Dichtelementen 10, 12 bewegbar ist. Für den Fachmann ist er
sichtlich, daß eines oder beide der Dichtelemente aber auch an
einem Kolben befestigt werden kann, um sich relativ zu einer
feststehenden Lauffläche des Zylindergehäuses zu bewegen (Kol
ben-Zylinder-Anordnung in Normalausführung), wobei die dann ra
dial außen liegende dynamische Dichtlippe des jeweiligen Dicht
elements zum Erhalt des beschriebenen Pressungsverlaufs p(x)
entsprechend den obigen Ausführungen auszubilden ist.
Es wird ein Dichtelement für hydraulische Kolben-Zylinder-An
ordnungen, insbesondere Geber- oder Nehmerzylinder von hydrau
lischen Kupplungsbetätigungs- oder Bremssystemen in Kraftfahr
zeugen offenbart, mit einem Grundkörper und einer sich davon
weg erstreckenden dynamischen Dichtlippe. Um einen Raum der
Kolben-Zylinder-Anordnung abzudichten, wirkt die dynamische
Dichtlippe des Dichtelements mit ihrer konvex gekrümmten Dicht
kontur mit einer relativ zum Dichtelement bewegbaren Lauffläche
zusammen. Erfindungsgemäß ist die Dichtkontur der dynamischen
Dichtlippe auf ihrer im eingebauten Zustand des Dichtelements
dem abzudichtenden Raum zugewandten Seite stärker gekrümmt als
auf ihrer davon abgewandten Seite, so daß sich zwischen der dy
namischen Dichtlippe und der Lauffläche ein unsymmetrischer
Pressungsverlauf p(x) einstellt, welcher auf der dem abzudich
tenden Raum zugewandten Seite steiler ansteigt. Im Ergebnis
wird ein einfach ausgebildetes Dichtelement geschaffen, welches
bei geringer Reibung und geringem Verschleiß dauerhaft ein ver
bessertes Geräuschverhalten aufweist, ohne gleichzeitig übermä
ßige Leckagen zu gestatten.
10
Primärdichtelement
12
Sekundärdichtelement
14
Kolben-Zylinder-Anordnung
16
Grundkörper
18
Grundkörper
20
dynamische Dichtlippe
22
dynamische Dichtlippe
24
Dichtkontur
26
Dichtkontur
28
Lauffläche
30
Druckraum
32
Nachlaufraum
34
Plungerkolben
36
Führungshülse
38
Zylindergehäuse
40
O-Ring
42
Absatz
44
Zylinderbohrung
46
Stützring
48
konischer Flächenabschnitt
50
ringförmige Stirnfläche
52
Kanal
54
Ringteil
56
Nut
58
Ringspalt
60
Nut
62
Absatz
64
Ringschulter
66
statische Dichtlippe
68
ringförmige Nut
70
Nutgrund
72
Stützschulter
74
gerader Profilquerschnittsbereich
76
gerader Profilquerschnittsbereich
78
kleinerer Kreisbogenabschnitt
80
größerer Kreisbogenabschnitt
82
gerader Profilquerschnittsbereich
84
gerader Profilquerschnittsbereich
86
gerader Profilquerschnittsbereich
88
paralleler Profilquerschnittsbereich
90
senkrechter Profilquerschnittsbereich
92
gerader Profilquerschnittsbereich
94
paralleler Profilquerschnittsbereich
96
Schräge
98
Schräge
100
Kreisbogenabschnitt
102
gerader Profilquerschnittsbereich
104
weitere Dichtlippe
106
Reservoir
A verschobene Mittelachse des Dichtelements
dd
A verschobene Mittelachse des Dichtelements
dd
kleinster Durchmesser der dynamischen Dichtlippe
DL
DL
Nenndurchmesser der Lauffläche
E gedachte Ebene
L Länge des geraden Abschnitts der Dichtkontur
r Radius des kleineren Kreisbogenabschnitts
Mr
E gedachte Ebene
L Länge des geraden Abschnitts der Dichtkontur
r Radius des kleineren Kreisbogenabschnitts
Mr
dazugehöriger Kreismittelpunkt
R Radius des größeren Kreisbogenabschnitts
MR
R Radius des größeren Kreisbogenabschnitts
MR
dazugehöriger Kreismittelpunkt
Claims (17)
1. Dichtelement (10, 12) für hydraulische Kolben-Zylinder-An
ordnungen (14), insbesondere Geber- oder Nehmerzylinder von hy
draulischen Kupplungsbetätigungs- oder Bremssystemen in Kraft
fahrzeugen, mit einem Grundkörper (16, 18) und einer sich davon
weg erstreckenden dynamischen Dichtlippe (20, 22), die im ein
gebauten Zustand des Dichtelements (10, 12) mit einer konvex
gekrümmten Dichtkontur (24, 26) mit einer relativ zum Dichtele
ment (10, 12) bewegbaren Lauffläche (28) der Kolben-Zylinder-
Anordnung (14) zusammenwirkt, um einen Raum (30 bzw. 32) der
Kolben-Zylinder-Anordnung (14) abzudichten, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Dichtkontur (24, 26) der dynamischen Dicht
lippe (20, 22) auf ihrer im eingebauten Zustand des Dichtele
ments (10, 12) dem abzudichtenden Raum (30 bzw. 32) zugewandten
Seite stärker gekrümmt ist als auf ihrer davon abgewandten
Seite, so daß sich zwischen der dynamischen Dichtlippe (20, 22)
und der Lauffläche (28) ein unsymmetrischer Pressungsverlauf
p(x) einstellt, welcher auf der dem abzudichtenden Raum (30
bzw. 32) zugewandten Seite steiler ansteigt.
2. Dichtelement (10, 12) nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Dichtkontur (24, 26) der dynamischen Dicht
lippe (20, 22) im unverformten Zustand des Dichtelements (10,
12) zwei Kreisbogenabschnitte (78, 80) mit unterschiedlichen
Radien (r, R) aufweist, wobei der Kreisbogenabschnitt (78) mit
kleinerem Radius (r) auf der im eingebauten Zustand des Dicht
elements (10, 12) dem abzudichtenden Raum (30 bzw. 32) zuge
wandten Seite der Dichtkontur (24, 26) liegt.
3. Dichtelement (10, 12) nach Anspruch 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Verhältnis (R/r) des größeren Radius (R) zum
kleineren Radius (r) der Kreisbogenabschnitte (78, 80) zwischen
3.0 und 9.0, vorzugsweise zwischen 5.0 und 6.0 liegt.
4. Dichtelement (10) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Dichtkontur (24) der dynamischen Dichtlippe
(20) zwischen den Kreisbogenabschnitten (78, 80) einen geraden
Abschnitt (82) aufweist.
5. Dichtelement (10) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß der gerade Abschnitt (82) der Dichtkontur (24) übergangslos
in die Kreisbogenabschnitte (78, 80) übergeht.
6. Dichtelement (10) nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekenn
zeichnet, daß der gerade Abschnitt (82) der Dichtkontur (24) im
unverformten Zustand des Dichtelements (10) parallel zu dessen
Mittelachse (A) verläuft.
7. Dichtelement (10) nach einem der Ansprüche 4 bis 6, da
durch gekennzeichnet, daß das Verhältnis (L/r) der Länge (L)
des geraden Abschnitts (82) zum Radius (r) des kleineren Kreis
bogenabschnitts (78) kleiner gleich 2, vorzugsweise kleiner
gleich 1 ist.
8. Dichtelement (10, 12) nach einem der vorhergehenden An
sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im unverformten Zustand
des Dichtelements (10, 12) die Differenz zwischen dem Durchmes
ser (dd) der dynamischen Dichtlippe (20, 22) an der Dichtkontur
(24, 26) und dem Nenndurchmesser (DL) der Lauffläche (28) 1.5
bis 9.0%, vorzugsweise 2.5 bis 6.5% des Nenndurchmessers (DL)
der Lauffläche (28) beträgt.
9. Dichtelement (10, 12) nach einem der vorhergehenden An
sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine sich vom Grundkörper
(16, 18) weg erstreckende statische Dichtlippe (66) vorgesehen
ist, welche zusammen mit der dynamischen Dichtlippe (20, 22)
eine ringförmige Nut (68) begrenzt, deren Nutgrund (70) eine
über den Umfang des Dichtelements (10, 12) im wesentlichen kon
stante Tiefe aufweist.
10. Dichtelement (10, 12) nach einem der vorhergehenden An
sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Nenndurchmesser (DL)
der mit dem Dichtelement (10, 12) zusammenwirkenden Lauffläche
(28) zwischen 10.0 und 24.0 mm, vorzugsweise zwischen 14.0 und
20.0 mm liegt.
11. Dichtelement (10, 12) nach Anspruch 9 und 10, dadurch ge
kennzeichnet, daß im unverformten Zustand des Dichtelements
(10, 12) der Nutgrund (70) bezüglich einer gedachten Ebene (E),
die senkrecht zur Mittelachse (A) des Dichtelements (10, 12)
verläuft und im Schnitt gesehen den einem freien Ende der dyna
mischen Dichtlippe (20, 22) nächstgelegenen Mittelpunkt (Mr,
MR) der Kreisbogenabschnitte (78, 80) der Dichtkontur (24, 26)
enthält, in einer zur Mittelachse (A) parallelen Richtung vom
Grundkörper (16, 18) her kommend zwischen 1.5 mm vor und 1.0 mm
hinter der Ebene (E) liegt.
12. Dichtelement (10, 12) nach einem der vorhergehenden An
sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich an die konvex ge
krümmte Dichtkontur (24, 26) der dynamischen Dichtlippe (20,
22) an deren freien Ende eine im unverformten Zustand des
Dichtelements (10, 12) im wesentlichen ringzylindrische Stütz
schulter (72) anschließt.
13. Dichtelement (12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß an dem Grundkörper (18) auf der
Seite der dynamischen Dichtlippe (22) eine weitere Dichtlippe
(104) vorgesehen ist, die im eingebauten Zustand des Dichtele
ments (12) zusammen mit der dynamischen Dichtlippe (22) ein Re
servoir (106) zur Aufnahme eines zusätzlichen Schmiermittels
ausbildet.
14. Dichtelement (10, 12) nach einem der vorhergehenden An
sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es einteilig ist und aus
EPDM besteht.
15. Dichtelement (10, 12) nach einem der vorhergehenden An
sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es eine Härte von 70 bis
80 Shore A aufweist.
16. Dichtelement (10, 12) nach einem der vorhergehenden An
sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es eine Zugfestigkeit grö
ßer gleich 16 N/mm2 aufweist.
17. Dichtungsanordnung mit einem Dichtelement (10) nach einem
der vorhergehenden Ansprüche, dessen Grundkörper (16) stirnsei
tig nach radial außen und nach radial innen mit jeweils einer
Schräge (96, 98) versehen ist, und einem komplementär ausgebil
deten Stützring (46), an dem sich das Dichtelement (10) im ein
gebauten Zustand mit seinem Grundkörper (16) abstützt.
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE10028672A DE10028672A1 (de) | 2000-06-09 | 2000-06-09 | Dichtelement für hydraulische Kolben-Zylinder-Anordnungen |
DE50107655T DE50107655D1 (de) | 2000-06-09 | 2001-05-25 | Dichtelement für hydraulische Kolben-Zylinder-Anordnungen |
EP01112680A EP1162394B1 (de) | 2000-06-09 | 2001-05-25 | Dichtelement für hydraulische Kolben-Zylinder-Anordnungen |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE10028672A DE10028672A1 (de) | 2000-06-09 | 2000-06-09 | Dichtelement für hydraulische Kolben-Zylinder-Anordnungen |
Publications (1)
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ID=7645289
Family Applications (2)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE10028672A Withdrawn DE10028672A1 (de) | 2000-06-09 | 2000-06-09 | Dichtelement für hydraulische Kolben-Zylinder-Anordnungen |
DE50107655T Expired - Lifetime DE50107655D1 (de) | 2000-06-09 | 2001-05-25 | Dichtelement für hydraulische Kolben-Zylinder-Anordnungen |
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DE50107655T Expired - Lifetime DE50107655D1 (de) | 2000-06-09 | 2001-05-25 | Dichtelement für hydraulische Kolben-Zylinder-Anordnungen |
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DE (2) | DE10028672A1 (de) |
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