DE10053571A1

DE10053571A1 - Primärdichtungen für Geber-Nehmerzylinder-Systeme

Info

Publication number: DE10053571A1
Application number: DE10053571A
Authority: DE
Inventors: Klaus Krappmann; Andre Gemeinhardt; Hai Sui; Dieter Gebauer; Boleslaw Tulaczko; Volker Stampf
Original assignee: ZF Sachs AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2000-10-28
Filing date: 2000-10-28
Publication date: 2002-06-27
Anticipated expiration: 2020-10-29
Also published as: FR2816024B1; US20020050686A1; US6712362B2; DE10053571B4; FR2816024A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Anlage für Kraftfahrzeuge, insbesondere ein Geber-/Nehmerzylinder-System für Kupplungen oder Bremsen, wobei Primärdichtungen vorgeschlagen werden, die Schrägen aufweisen, welche mit ebensolchen Schrägen von Anformungen an Gehäuse der jeweiligen Zylinder zusammenwirken. Der Vorteil der vorgeschlagenen Erfindung liegt neben der geringstmöglichen Reibung im Bereich der Dichtlippen und in der Möglichkeit beim Geberzylinder, eine komplikationsfreie Druck/Unterdruckbefüllung durchzuführen, sowie in der Eigenschaft der Primärdichtungen, sich durch die Keilwirkungen in Druckrichtung an den Schrägen und der ringförmigen Anformungen und aufzugleiten und die ringförmige Auflagerfläche der Dichtlippe und reibungsoptimiert zu verringern.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine hydraulische Anlage zur Betätigung einer Bremse oder einer Kupplung eines Kraftfahrzeuges gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Mit dem deutschen Patent DE 37 38 512 C2 ist eine Dichtung vorzugsweise für hydraulische Anlagen bekannt geworden, mit der die Reibung auch bei hohen Drücken klein zu halten ist. Hierfür ist ein konischer Stützring aus starrem Mate rial vorgesehen, der im Durchmesser geringfügig kleiner, ist als die Gehäuseboh rung und eine Winkel α besitzt, der zwischen 45 und 80° beträgt, wobei der Winkel β des die Dichtlippe tragenden Dichtrings im angebauten Zustand um ca. 1-10° kleiner ist als α und die aus dem Stützring axial herausragende Breite des Dichtrings weniger als ca. 40° der gesamten Dichtung beträgt. Die Erfindung hat es sich zur Aufgabe gemacht, eine Dichtung zu schaffen, die bei kompakten Abmaßen eine geringere Reibung auch bei hohen Drücken aufweist. Der L- förmige Dichtring wird bei höheren Drücken in die vom Stützring vorgegebene Form gedreht, wobei die an der Dichtlippenkante an der Gehäusebohrung wirken de Kraft in vorbestimmten Grenzen gehalten wird. Eine Weitergabe des Hauptteils der Normalkraft über den Stützring an die Gehäusebohrung ist ausgeschlossen, weil der Stützring von der Gehäusebohrung beabstandet und starr ist. Hierdurch verformt sich der Dichtring nicht übermäßig, so dass schlanke L-förmige Dicht ringe verwendet werden können, die nur einen kleineren Bauraum benötigen.

Dem gegenüber werden gemäß der vorliegenden Erfindung Primärdichtungen vor geschlagen, die zum Kolben hin eine Schräge aufweisen, die mit einer parallel verlaufenden Schräge einer Anformung an einem starren Bauteil zusammenwir ken, wobei die Primärdichtungen in ihrer Position festgelegt sind und sich ledig lich durch den Einfluss hoher Drücke im mit Hydraulikfluid befüllten Druckraum plastisch bewegen können. Ringförmige Anformungen werden sowohl für den Geberzylinder als auch für den Nehmerzylinder vorgeschlagen, wobei die erste Primärdichtung des Geberzylinders durch die Montage eines Abstandsringes und die zweite Primärdichtung des Nehmerzylinders durch die Montage einer Füh rungshülse bewerkstelligt wird. Es wird darauf geachtet, dass die Primärdichtun gen im Einbauzustand ohne Druckbeaufschlagung bereits eine Dichtwirkung er zeugen, die sich insbesondere auf der Seite der Primärdichtungen auswirkt, die vom Druckraum abgewandt ist.

Kernpunkt der Erfindung ist das Zusammenwirken zwischen einer Dichtlippe, die auf einem verschiebbaren Kolben, mit den vorgenannten Schrägen aufgleiten kann, die insbesondere bei Druckbeaufschlagung eine Keilwirkung erzeugen, durch die die Primärdichtung in ihren dem Druckraum abgewandten Sitz hinein gepresst wird, wodurch sich die Dichtlippen geringfügig auf die Anformungen zu bewegen und den Abstand und somit ihre Reibungswiderstände verringern. Der Bereich der Primärdichtung, in dem die Dichtlippe angeordnet ist, ist als einziger beweglich und schwenkt gegen den Kolben, wobei sich im Bereich der Dichtlippe die größten Anpressdrücke aufbauen. In Richtung Schräge gehen diese Kräfte alsbald gegen Null und verursachen keine Reibungswiderstände mehr, die der Be tätigungskraft entgegenstehen und den Verschleiß erhöhen.

Für den Fall der ersten Befüllung beim Einbaukunden erweist es sich als vorteil haft, die erste Schräge mit der zweiten Schräge mit einer gewissen Anpresskraft dichtend auszuführen, was insbesondere bei der Druck/Unterdruckbefüllung ver hindert, dass Hydraulikfluid hinter die Primärdichtung an die dem Druckraum abgewandte Seite strömt. Schließlich begünstigt die im Geberzylinder nur in einem schmalen ringförmigen Bereich am Kolben anliegende Dichtlippe die Rückförde rung von Hydraulikfluid, was die Funktion der hydraulischen Anlage auch bei Mehrfachbetätigung sicher macht.

Es ist somit die Aufgabe der Erfindung, eine Primärdichtung für hydraulische An lagen, insbesondere für Geber- und Nehmerzylinder zu schaffen, die Vorteile hin sichtlich der Reibung, der Befüllung und der Rückförderung von Hydraulikfluid bei Mehrfachbetätigung aufweisen.

Die Lösung der Aufgabe ist im Kennzeichen des Hauptanspruches beschrieben. Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist den Unteransprüchen, insbeson dere den Ansprüchen 8 bis 10 zu entnehmen.

Ausführungsbeispiele von Primärdichtungen für Geber/Nehmerzylinder sind drei Teilschnittzeichnungen zu entnehmen. Es zeigen:

Fig. 1 Ein Gehäuse mit einem Kolben eines Geberzylinders und eine zwischen diesen wirkende erste Primärdichtung im Teilschnitt;

Fig. 2 ein Gehäuse und einen Kolben eines Nehmerzylinders mit einer zwischen diesen wirkenden zweiten Primärdichtung im Teilschnitt;

Fig. 3 die zweite Primärdichtung gemäß Fig. 2 mit einem Kräfteschaubild.

Die Fig. 1 zeigt ein Gehäuse 1 eines Geberzylinders, in dem ein Kolben 2 ver schieblich zur Begrenzung eines Druckraumes 5 angeordnet ist. Der Kolben 2 lässt sich in einer Führung des Gehäuses 1 verschieben und ist in einer Totpunkt lage mit dem größtmöglichen Druckraum 5 dargestellt. Der Druckraum 5 wird durch eine erste Primärdichtung 6 gegen die Atmosphäre abgedichtet, wobei die ses im Gehäuse 1 durch einen Abstandsring 20 fest verankert ist und eine zum Kolben 2 gerichtete erste Dichtlippe 15 aufweist, die den Druckraum 5, für den Fall, dass der Kolben 2 aus der vorbeschriebenen Totpunktlage verschoben wird, abdichtet. Die erste Primärdichtung 6 weist eine erste Schräge 8 auf, die an einer zweiten Schräge 9 einer ersten ringförmigen Anformung 10 flächig anliegt und die Berührungsfläche mit dem Abstandsring 20 weitgehend abdichtet. Die Schrä gen 8 und 9 haben gegenüber der Bewegungsrichtung des Kolbens 2 einen Win kel 17, der bei der Verschiebung des Kolbens 2 aus seiner Totpunktlage heraus für die Anpresskraft der Dichtlippe eine entscheidende Rolle spielt, wobei bei hö heren Drücken im Druckraum 5 ein Optimum zu finden ist zwischen der Auflage der Dichtlippe 15 auf dem Außendurchmesser des Kolbens 2 und den ausrei chend hohen Anpresskräften der Dichtlippe 15 auf der beschriebenen Ringfläche des Kolbens 2. Es hat sich gezeigt, dass ein Winkel 17 mit 32° die vorgenann ten Forderungen am besten erfüllt. Für den Fall einer Druck/Unterdruckbefüllung erweist sich die vorgeschlagene Konstruktion mit der ersten ringförmigen Anfor mung 10 als vorteilhaft, da die Flüssigkeit von einem außerhalb liegenden Gefäß über den Weg des Abstandsrings 20 an der Dichtlippe 15 vorbei zum Druckraum 5 gelangt, ohne durch die Auflage der ersten Primärdichtung 6 am Abstandsring 20, dank der Schrägen 8 und 9, zu gelangen.

Die Vorteile der ersten Primärdichtung 6 mit seiner ersten Dichtlippe 15 liegen darin, dass die Dichtlippe 15 im Bereich einer relativ schwach ausgebildeten ring förmigen Partie angeordnet ist, die hohe Elastizität in radialer Richtung entwi ckelt. Sie ist es auch, die eine Rückförderung von Hydraulikfluid bei Mehrfachbe tätigung des Kolbens 2 begünstigt und die Maximaldrücke im Ringraum 5 in etwa konstant hält.

Gemäß Fig. 2 wird zwischen einem Gehäuse 3 eines Nehmerzylinders und einem darin verschieblichen Kolben 4 eine zweite Primärdichtung 7 beschrieben, die ü ber eine Führungshülse 19 im Gehäuse 3 fixiert ist, wobei die Führungshülse 19 eine zweite Schräge 12 aufweist, die mit einer ersten Schräge 11 an der zweiten Primärdichtung 7 zusammenwirkt. Die zweite Schräge 12 gehört zu einer zweiten ringförmigen Anformung 13, die mit der Führungshülse 19 verbunden ist. Der Nehmerzylinder ist mit dem Geberzylinder über eine Hydraulikleitung verbunden, so dass die zweite Primärdichtung 7 den Druckraum 5 im Nehmerzylinder gegen die Atmosphäre abdichten muss. Zur Reibungsverminderung an der zweiten Dichtlippe 16 ist wieder ein Winkel 18 angeordnet, dem die erste Schräge 11 der zweiten Primärdichtung 7 und die zweite Schräge 12 der zweiten ringförmigen Anformung 13 folgen. Auch dieser Winkel 18 ist hinsichtlich seiner Anpresskraft einer zweiten Dichtlippe 16 und deren erzeugten Reibung auf der Außenfläche des Kolbens 4 mit 40° optimiert, wobei von diesem Wert bei Veränderung der Einflussfaktoren, wie Durchmesserverhältnisse oder dergleichen geringfügige Veränderungen herbeiführen können.

Gemäß Fig. 3 wird der Kräfteverlauf in einem Schaubild rund um die zweite Pri märdichtung 7 dargestellt. Dort ist als Folge des gleichmäßigen Druckes vom Druckraum 5 her ein Kräfteaufbau an der dem Druckraum 5 gegenüberliegenden Umfangsfläche zu erkennen, die insbesondere im Bereich der zweiten Dichtlippe 16 Anpresskräfte 14 zeigt, die in Richtung zur ersten Schräge 11 stark abfallen und lediglich dort eine zum Druckaufbau im Druckraum 5 entsprechende An presskräfte 14 entwickeln.

Der Vorteil der vorgeschlagenen Erfindung liegt neben der geringstmöglichen Rei bung im Bereich der Dichtlippen 15 und 16 in der Möglichkeit beim Geberzylin der, eine komplikationsfreie Druck/Unterdruckbefüllung durchzuführen, sowie in der Eigenschaft der Primärdichtungen 6, 7 durch die Keilwirkungen in Druckrich tung an den Schrägen 9 und 12 der ringförmigen Anformungen 10 und 13 auf zugleiten und die ringförmige Auflagerfläche der Dichtlippen 15 und 16 reibungs optimiert zu verringern.

Bezugszeichenliste

1

Gehäuse

2

Kolben

3

Gehäuse

4

Kolben

5

Druckraum

6

erste Primärdichtung

7

zweite Primärdichtung

8

erste Schräge

9

zweite Schräge

10

erste ringförmige Anformung

11

erste Schräge

12

zweite Schräge

13

zweite ringförmige Anformung

14

Anpresskräfte

15

erste Dichtlippe

16

zweite Dichtlippe

17

Winkel

18

Winkel

19

Führungshülse

20

Abstandsring

21

ringförmige Partie

Claims

1. Hydraulische Anlage zur Betätigung einer Bremse oder einer Kupplung eines Kraftfahrzeuges, umfassend einen Geberzylinder mit einem Gehäuse und ei nem darin verschiebbaren Kolben, einen Nehmerzylinder mit einem Gehäuse und einem darin verschiebbaren Kolben, sowie eine diese Gehäuse verbin dende Hydraulikleitung, wobei ein variabler Druckraum zwischen den beiden Kolben über die Hydraulikleitung entsteht, der durch jeweils mindestens eine dem Druckraum zugewandte Primärdichtung gegenüber den Kolben abgedich tet wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Primärdichtung (6, 7) eine erste Schräge (8, 11) aufweist, die durch ihr Zusammenwirken mit einer zweiten Schräge (9, 12) einer unterstützenden ringförmigen Anformung (10,13) bei Druckaufbau im Druckraum (5) zu einer Konzentration der Anpresskräfte (14) im Bereich einer Dichtlippe (15, 16) und somit zur Minimierung von Reibung beim Verschieben des Kolbens (2, 4) führt.

2. Hydraulische Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Schräge (8) der ersten Primärdichtung (6) mit der zweiten Schräge (9) der ringförmigen Anformung (10) einen gemeinsamen Winkel (17) bilden.

3. Hydraulische Anlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel (17) eine Größe von 20° ± 40° aufweist.

4. Hydraulische Anlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Schräge (11) der zweiten Primärdichtung (7) mit der zweiten Schräge (12) der ringförmigen Anformung (13) einen gemeinsamen Win kel (18) bilden.

5. Hydraulische Anlage nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel (18) eine Größe von 40 ± 30° aufweist.

6. Hydraulische Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste ringförmige Anformung (10) an einem Abstandsring (18) ange ordnet ist.

7. Hydraulische Anlage nach einem der Ansprüche 1, 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite ringförmige Anformung (13) an einem Teil des Gehäuses (3), insbesondere an einer Führungshülse (19) angeordnet ist.

8. Hydraulische Anlage nach Anspruch 3 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass zur Reibungsverminderung an den Dichtlippen (15, 16) die Winkel (17, 18) je nach der Eigenschaft der Primärdichtungen (6, 7), durch die Keil wirkung in Druckrichtung geringfügig auf den Schrägen (8, 11) aufzugleiten, innerhalb der angegebenen Toleranzen experimentell optimierbar sind.

9. Hydraulische Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Schräge (8) der ersten Primärdichtung (6) mit der zweiten Schräge (9) der ersten ringförmigen Anformung (10) eine Dichtung mit gerin ger Vorspannung bilden.

10. Hydraulische Anlage nach Anspruch 1 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Konzentration der Anpresskräfte (14) auf den schmalen, ringförmi gen Bereich der Dichtlippe (15) eine Rückförderung von Hydraulikfluid im Ge berzylinder begünstigt.