DE102004058302A1 - Dichtbuchse, hydraulisches Gerät und Rückschlagventil - Google Patents
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Abstract
Offenbart sind eine Dichtbuchse sowie ein mit einer derartigen Dichtbuchse ausgeführtes hydraulisches Gerät und ein Rückschlagventil. Die Dichtbuchse ist aus Kunststoff hergestellt und hat an einer Stirnfläche eine vorzugsweise kegelförmige Erhöhung, die in dichtende Anlage an eine Anlageschulter bringbar ist.
Description
- Die Erfindung betrifft eine Dichtbuchse gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie ein mit einer derartigen Dichtbuchse ausgeführtes hydraulisches Gerät und ein Rückschlagventil.
- In den Datenblätter RD 20 395/12.95 und RD 21 523/10.95 der Anmelderin sind Rückschlagventile offenbart, bei denen eine metallischer Schließkörper über eine Feder gegen einen Ventilsitz vorgespannt ist. Diese Feder stützt sich rückseitig an einer Dichtbuchse ab, der in einen Druckmittelströmungskanal einer das Rückschlagventil aufnehmenden Platte oder eines Gehäuses eingesetzt ist. Diese Dichtbuchse ist bei der bekannten Lösung ebenfalls aus Metall hergestellt und trägt einen Dichtring, über den eine Leckage entlang des Außenumfangs der Dichtbuchse verhindert ist.
- Eine derartige Dichtbuchse ist relativ aufwendig zu fertigen, da sie spanend aus Metall hergestellt werden muss und der Dichtring als separates Bauteil auf den Außenumfang aufgesetzt wird.
- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Dichtbuchse sowie ein mit einer derartigen Dichtbuchse ausgeführtes hydraulisches Gerät und Rückschlagventil zu schaffen bei denen der Aufwand zur Fertigung der Dichtbuchse gegenüber der bekannten Lösung bei guter Dichtwirkung verringert ist.
- Diese Aufgabe wird hinsichtlich der Dichtbuchse durch die Merkmale des Patentanspruchs 1, hinsichtlich des Rückschlagventils durch die Merkmale des Patentanspruchs 12 und hinsichtlich des hydraulischen Geräts durch die Merkmale des Patentanspruchs 14 gelöst.
- Erfindungsgemäß ist die Dichtbuchse aus Kunststoff, beispielsweise durch Spritzgießen hergestellt, so dass bei geeigneter Materialwahl eine sehr einfache und präzise Fertigung ermöglicht ist. An einer rückseitigen Stirnfläche der Dichtbuchse ist eine Erhöhung ausgebildet, die in Anlage an eine Schulter eines die Dichtbuchse aufnehmenden Druckmittelströmungskanals bringbar ist. D. h., erfindungsgemäß werden die Dichtmittel in die Dichtbuchse integriert, so dass kein gesondertes Bauelement beispielsweise ein O-Ring aufgesetzt werden muss und der Montageaufwand somit verringert ist.
- Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Erhöhung im Bereich des Innenumfangs der Dichtbuchse ausgebildet und läuft zum Außenumfang hin in der Stirnfläche aus. Dabei wird es besonders bevorzugt, wenn die Erhöhung kegelstumpfförmig ausgebildet ist, wobei dieser Kegelstumpf zum Innnenumfang hin ansteigt.
- Es zeigte sich, dass die Dichtwirkung bei einem Kegelwinkel im Bereich von 8° bis 10° optimal ist.
- Bei einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel erstreckt sich die Erhöhung in Radialrichtung etwa über ein Drittel der Ringstirnfläche der Dichtbuchse.
- Zur weiteren Verbesserung der Dichtung kann stirnseitig im Bereich zwischen dem Außenumfang und der Erhöhung eine zusätzliche umlaufende Dichtrippe vorgesehen werden, deren Höhe oder Axialerstreckung derjenigen der Erhöhung entspricht.
- Bei der erfindungsgemäßen Lösung erfolgt die Abdichtung im Bereich des Außenumfangs der Dichtbuchse vorzugsweise über eine integrierte Dichtlippe, die durch eine im Bereich einer vorderen Stirnfläche der Dichtbuchse vorgesehene Aussparung gebildet ist. Diese wird zur rückwärtigen Stirnfläche hin tiefer.
- Zur weiteren Verbesserung der Abdichtung und zum Ausgleich von Schrumpfungen kann am Außenumfang der Dichtbuchse zumindest eine weitere Ringnut im Axialabstand zur Aussparung vorgesehen werden.
- Die Anpressung der Dichtbuchse in Axialrichtung und Radialrichtung an die Anlageflächen des Druckmittelströmungskanals ist optimiert, wenn die Innenumfangswandung im Bereich der vorderen Stirnfläche konisch ausgebildet ist, so dass die Druckkräfte definiert in Axial- und Radialrichtung wirken.
- Prinzipiell lässt sich die erfindungsgemäße Dichtbuchse bei beliebigen hydraulischen Geräten einsetzen, wobei in einer Platte oder einem Gehäuse ein Druckmittelströmungskanal ausgebildet ist, in den die Dichtbuchse eingesetzt ist.
- Dabei wird die Dichtbuchse entweder entlang ihrer Erhöhung an einer Umfangskante einer Gegenplatte oder an einer Schulter abgestützt, so dass die Umfangskante im Bereich der Erhöhung anliegt. Im Bereich zwischen der Erhöhung und der Dichtrippe kann ein zusätzlicher Dichtring abgestützt sein. Dabei kann die Gegenplatte mit einer Ausdrehung zur Abstützung des Dichtrings versehen sein.
- Bei einem derartigen hydraulischen Gerät wird es bevorzugt, wenn die Dichtbuchse sowohl in Axialrichtung als auch in Radialrichtung mit Übermaß eingesetzt ist.
- Die Dichtbuchse lässt sich besonders vorteilhaft bei einem Rückschlagventil einsetzen, bei dem ein Schließkörper über eine Feder gegen einen Ventilsitz vorgespannt ist, wobei diese Feder an der vorderen Stirnfläche der Dichtbuchse abgestützt ist. Dabei wird es bevorzugt, wenn der Schließkörper ebenfalls aus Kunststoff hergestellt ist, so dass zum einen die bewegten Massen des Rückschlagventils minimal sind und zum anderen der Verschleiß beim Auftreffen des Schließkegels auf die Dichtbuchse verringert ist.
- Sonstige vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand weiterer Unteransprüche.
- Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
-
1 eine geschnittene Teilschnitt eines hydraulischen Gerätes, das mit einem Rückschlagventil ausgeführt ist; -
2 eine Schnittdarstellung einer Dichtbuchse des hydraulischen Gerätes aus1 ; -
3 ein Detail X der Dichtbuchse; -
4 ein Detail Y der Dichtbuchse und -
5 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Dichtbuchse. -
1 zeigt eine geschnittene Teildarstellung eines hydraulischen Gerätes, beispielsweise eines Mobilsteuerblocks1 der in Plattenbauweise ausgeführt ist und eine Platte2 hat, der eine Gegenplatte4 zugeordnet ist. In die Platte2 ist ein Rückschlagventil6 eingesetzt, das in seiner gezeigten Sperrstellung den Druckmittelströmungspfad zwischen einem Eingangsanschluss A und einem in der Gegenplatte4 ausgebildeten Ausgangskanal8 absperrt und in der Öffnungsstellung diese Verbindung aufsteuert. - Das Rückschlagventil
6 hat einen Schließkörper10 , der mit einem Kegel12 gegen einen entsprechend ausgebildeten Ventilsitz14 vorgespannt ist. Der Schließkörper10 ist als Hohlkolben ausgeführt, wobei eine Innenbohrung16 über Schrägkanäle18 in einem Ringraum20 mündet, der durch eine Vielzahl von Taschen am Außenumfang des Schließkörpers10 ausgebildet ist, wobei jeweils eine der Schrägbohrungen18 in einer Tasche mündet. Der Grundaufbau eines derartigen Schließkörpers10 ist in der nachveröffentlichten PatentanmeldungDE 103 16 230 beschrieben. - Der kegelige Ventilsitz
14 ist als Radialschulter einer Ventilbohrung22 ausgebildet, in der der Schließkörper10 axial verschiebbar geführt ist. Diese Ventilbohrung22 mündet einerseits in dem Anschluss A und andererseits in dem Ausgangskanal8 der Gegenplatte4 . Die Ventilbohrung22 ist zum Ausgangskanal8 hin über eine Anlageschulter24 erweitert. In den erweiterten Bereich ist eine Dichtbuchse26 eingesetzt, die mit ihrem Außenumfang dichtend an der Umfangswandung der Ventilbohrung22 anliegt und mit ihrer in1 unten liegenden vorderen Stirnfläche28 an der Anlageschulter24 und mit ihrer rückseitigen Stirnfläche30 (oben in1 ) an der Gegenplatte4 abgestützt ist. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind der Außendurchmesser und die Axiallänge der Dichtbuchse26 etwas größer als der Durchmesser des axial erweiterten Teils der Ventilbohrung22 bzw. der Axialabstand zwischen der Anlagefläche der Gegenplatte4 und der Anlageschulter24 ausgebildet, so dass die Dichtbuchse26 mit Presspassung eingesetzt ist. - Beim dargestellten Ausführungsbeispiel wirkt die Dichtbuchse
26 als Federteller, wobei eine den Schließkörper10 gegen den Ventilsitz14 vorspannende Feder32 an einer Radialschulter34 einer Dichtbuchsenbohrung36 abgestützt ist. - Weitere Details der Dichtbuchse
26 werden anhand der Darstellung gemäß den2 bis4 erläutert.2 zeigt eine vergrößerte Schnittdarstellung der beim Ausführungsbeispiel gemäß2 verwendeten Dichtbuchse26 . Gemäß2 und dem Detail X ist an der rückseitigen Stirnfläche30 eine kegelstumpfförmige Erhöhung38 ausgebildet, in der die Dichtbuchsenbohrung36 mündet. Wie insbesondere aus dem Detail X (3 ) hervorgeht, läuft die Erhöhung38 im Abstand zum Außenumfang40 der Dichtbuchse26 in der Stirnfläche30 aus, der Kegelwinkel q beträgt bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel etwa 8°. Demgemäß erstreckt sich die Erhöhung38 in Radialrichtung etwa ein Drittel über die Ringstirnfläche, die durch den Außenumfang40 und die Dichtbuchsenbohrung36 begrenzt ist. Die Dichtbuchse26 liegt mit der Erhöhung38 an der Gegenplatte4 an, wobei der Durchmesser des Ausgangskanals8 und die Abmessungen der Erhöhung38 so gewählt sind, dass die Erhöhung38 etwas in den Ausgangskanal8 eintaucht und somit dessen Mündungsumfangskante (gestrichelt in3 ) auf der Kegelfläche aufsitzt. Durch diese Konstruktion ist stirnseitig eine zuverlässige Abdichtung mittels der Dichtbuchse26 gewährleistet. - Zur Verbesserung der Abdichtung ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel im Abstand zu dem Auslaufbereich der Erhöhung
38 und zu dem Aussenumfang40 eine umlaufende Dichtrippe42 ausgebildet, deren Höhe h gleich der Höhe der Erhöhung ist. Der Spitzenwinkel a der Dichtrippe42 beträgt beim dargestellten Ausführungsbeispiel etwa 60°. Diese liegt im Einbauzustand ebenfalls an der zugewandten Großfläche der Gegenplatte4 an und bildet so eine zusätzliche Dichtung. - Gemäß dem in
4 dargestellten Detail Y aus2 ist am Außenumfang40 der Dichtbuchse26 im Bereich der vorderen Stirnfläche28 eine umlaufende Ausnehmung44 ausgebildet, die die an der die Stirnfläche28 begrenzenden Umfangskante beginn und sich nach hinten, d. h. weg von der vorderen Stirnfläche28 allmählich vertieft. - Gemäß
2 öffnet sich der durch die Radialschulter34 radial erweiterete vordere Teil (unten in2 ) der Dichtbuchsenbohrung36 über eine Innenausnehmung46 , deren Umfangswandung über einen kegelförmigen Abschnitt48 in der vorderen Stirnfläche28 mündet. Durch die sich nach hinten vertiefende Ausnehmung44 und den kegelförmigen Abschnitt48 wird der vordere Teil des Mantels der Dichtbuchse26 so verjüngt, dass eine Dichtlippe50 gebildet wird, die mit einem Umfangsbereich52 (4 ) dichtend an der Innenumfangswandung der Ventilbohrung22 anliegt. Der Kegelwinkel b des kegelförmigen Abschnitts48 beträgt beim dargestellten Ausführungsbeispiel etwa 15°. Die im Inneren der Dichtbuchse26 wirkende Druckkraft wird entsprechend dieses Kegelwinkels in eine Axial- und eine Radialkomponente zerlegt, über die die Dichtlippe50 in Radialrichtung nach aussen beaufschlagt wird und über die die Dichtbuchse26 zusätzlich in Axialrichtung gegen die Gegenplatte4 gedrückt wird. D. h., bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird die Dichtbuchse26 im Bereich der Dichtlippe50 bewußt mit einer gewissen Elastizität ausgeführt, um die Dichtwirkung zu erhöhen. - Bei dem in
2 dargestellten Ausführungsbeispiel der Dichtbuchse ist im Axialabstand zur Ausnehmung44 eine Ringnut54 ausgebildet. Diese Ringnut54 trägt dazu bei, dass beim Schrumpfen die Maßhaltigkeit der an der Innenumfangswandung der Ventilbohrung22 anliegenden Bereiche der Dichtbuchse nur wenig beeinflußt wird. Des weiteren wird auch die Dichtigkeit des Außenumfangs verbessert. -
5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Dichtbuchse26 , wie sie bei einem hydraulischen Gerät1 gemäß1 einsetzbar ist. Die Ausgestaltung der kegelstumpfförmigen Erhöhung28 , der Dichtrippe42 , der Ausnehmung44 und des kegelförmigen Abschnitts48 ist im Wesentlichen wie beim vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel gewählt, so dass weitere diesbezügliche Erläuterungen entbehrlich sind. Das in5 dargestellte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich vom vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel im Wesentlichen darin, dass am Außenumfang anstelle einer einzigen, vergleichsweise großflächigen Ringnut54 zwei im Querschnitt kreissegmentförmige Ringnuten54 ,56 ausgebildet sind, so dass eine zusätzliche Dichtstelle am Außenumfang ausgebildet ist. - Ein weiterer Unterschied besteht darin, dass in dem durch die Radialschulter
34 radial zurückgestuften hinteren Abschnitt der Dichtbuchsenbohrung36 eine umlaufende Aussparung60 ausgebildet ist, die zunächst relativ schnell an Tiefe zunimmt und nach Erreichen eines Scheitels allmählich zur Erhöhung28 hin ansteigt. Die Funktion dieser Aussparung60 ist im wesentlichen die gleiche wie diejenige der Ausnehmung44 – es wird im Bereich der Erhöhung28 bewußt eine Materialschwächung herbeigeführt, durch die dem Anlagebereich der Erhöhung28 an die Gegenplatte4 eine Elastizität verliehen wird, durch die gewährleistet ist, dass die Dichtbuchse26 in Axialrichtung dichtend gegen die Gegenplatte4 vorgespannt werden kann. Diese Vorspannung wird – wie beim vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel durch das axiale und radiale Übermaß der Dichtbuchse26 bewirkt. - Der Anstellwinkel der längeren, zur Erhöhung
28 hin ansteigenden Flanke der Aussparung60 beträgt beim dargestellten Ausführungsbeispiel etwa 12°, der entsprechende Anstellwinkel der Ausnehmung44 ist etwas kleiner und liegt etwa bei 2°. - Beide vorbeschriebenen Dichtbuchsen
26 sind im Spritzgießverfahren aus Kunststoff hergestellt und bestehen aus einem vergleichsweise verschleißfestem Kunststoff, beispielsweise PEEK oder POM. - Die stirnflächenseitige Abdichtung der Dichtbuchse
26 kann verbessert werden, wenn ein zusätzlicher Dichtring im Bereich zwischen der Erhöhung38 und der Dichtrippe42 an der rückseitigen Stirnseite30 angeordnet wird, der dann stirnseitig an der Gegenplatte4 anliegt. Der Dichtring kann dabei an einer Ausdrehung in einer Stirnfläche der Gegenplatte4 abgestützt werden. Dabei kann eine Gegenplatte4 mit einem durchgehenden Ausgangskanal8 verwendet werden, der an einer Seite mit seinem Querschnitt mündet (siehe1 ). An der anderen Stirnflächenseite hat die Gegenplatte4 die Ausdrehung zur Aufnahme des Dichtrings. Die Gegenplatte4 wird abhängig vom Verwendungszweck entweder wie in1 oder mit der Ausdrehung zur Platte2 weisend montiert. Im letztgenannten Fall kann dann zusätzlich ein O-Ring eingesetzt werden, der dichtend an der Platte2 anliegt. - Selbstverständlich können anstelle der vorbeschriebenen Geometrien, insbesondere der Kegelwinkel auch andere Abmessungen verwendet werden, solang die Dichtfunktion in Axial- und/oder Radialrichtung nicht verschlechtert wird. Der die Dichtbuchse
26 aufnehmende Druckmittelströmungskanal kann auch als Gehäusebohrung (ohne Platten) ausgeführt sein. - Offenbart sind eine Dichtbuchse sowie ein mit einer derartigen Dichtbuchse ausgeführtes hydraulisches Gerät und ein Rückschlagventil. Die Dichtbuchse ist aus Kunststoff hergestellt und hat an einer Stirnfläche eine vorzugsweise kegelförmige Erhöhung, die in dichtende Anlage an eine Anlageschulter bringbar ist.
-
- 1
- Mobilsteuerblock
- 2
- Platte
- 4
- Gegenplatte
- 6
- Rückschlagventil
- 8
- Ausgangskanal
- 10
- Schließkörper
- 12
- Kegel
- 14
- Ventilsitz
- 16
- Innenbohrung
- 18
- Schrägbohrung
- 20
- Ringraum
- 22
- Ventilbohrung
- 24
- Anlageschulter
- 26
- Dichtbuchse
- 28
- vordere Stirnfläche
- 30
- rückseitige Stirnfläche
- 32
- Feder
- 34
- Radialschulter
- 36
- Dichtbuchsenbohrung
- 38
- Erhöhung
- 40
- Außenumfang
- 42
- Dichtrippe
- 44
- Ausnehmung
- 46
- Innenausnehmung
- 48
- kegelförmiger Abschnitt
- 50
- Dichtlippe
- 52
- Dichtumfangskante
- 54
- Ringnut
- 56
- Ringnut
- 58
- Innenumfangsnut
- 60
- Aussparung
Claims (18)
- Dichtbuchse zum Einsetzen in einen Druckmittelströmungskanal, an deren Außenumfang Dichtmittel vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtbuchse (
26 ) aus Kunststoff hergestellt ist, und an einer rückseitigen Stirnfläche (30 ) eine in Axialrichtung vorstehende Erhöhung (38 ) ausgebildet ist, die in dichtende Anlage an eine Schulter des Druckmittelströmungskanals (22 ) bringbar ist. - Dichtbuchse nach Patentanspruch 1, wobei die Erhöhung (
38 ) im Bereich zwischen einem Innenumfang (36 ) und dem Außenumfang (40 ) in der rückseitigen Stirnfläche (30 ) ausläuft. - Dichtbuchse nach Patentanspruch 2, wobei sich die Erhöhung (
38 ) in Radialrichtung etwa über ein Drittel der Durchmesserdifferenz von Außen- und Innenumfang (40 ,36 ) erstreckt. - Dichtbuchse nach einem der Patentansprüche 1 bis 3, wobei die Erhöhung (
38 ) kegelstumpfförmig ausgebildet ist und zu einem Innenumfang (36 ) hin ansteigt. - Dichtbuchse nach Patentanspruch 4, wobei die kegelstumpfförmige Erhöhung (
38 ) mit der rückseitigen Stirnfläche (30 ) einen Kegelwinkel im Bereich von 8° bis 10° anschließt. - Dichtbuchse nach einem der Patentansprüche 2 bis 5, wobei im Bereich zwischen der Erhöhung (
38 ) und dem Außenumfang (40 ) an der rückseitigen Stirnfläche (30 ) eine umlaufende Dichtrippe (42 ) ausgebildet ist. - Dichtbuchse nach Patentanspruch 6, wobei die Dichtrippe (
42 ) in Axialrichtung die gleiche Höhe (h) wie die Erhöhung (38 ) hat. - Dichtbuchse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einer am Außenumfang (
40 ) der Dichtbuchse (26 ) im Bereich einer vorderen Stirnfläche (28 ) ausgebildeten Dichtlippe (50 ), die durch eine zur rückseitigen Stirnfläche (20 ) hin tiefer werdende Aussparung (44 ) am Außenumfang ausgebildet ist. - Dichtbuchse nach Patentanspruch 8, wobei am Außenumfang (
40 ) im Axialabstand zur Ausnehmung (44 ) zumindest eine Ringnut (54 ,56 ) ausgebildet ist. - Dichtbuchse nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei eine Innenumfangswandung (
48 ) zu einer vorderen Stirnfläche (28 ) hin erweitert ist, so dass Druckkräfte in diesem Bereich in Axial- und Radialrichtung wirken. - Dichtbuchse nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei an der Innenumfangswandung in der Nähe zur rückseitigen Stirnfläche (
30 ) eine umlaufende Ausnehmung (60 ) ausgebildet ist, die zur Stirnfläche (42 ) hin ausläuft. - Rückschlagventil mit einem Schließkörper (
10 ), der über eine an einer Dichtbuchse (26 ) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche abgestützten Feder (32 ) gegen einen Ventilsitz (14 ) vorgespannt ist. - Rückschlagventil nach Patentanspruch 12 wobei der Schließkörper (
10 ) ebenfalls aus Kunststoff hergestellt ist. - Hydraulisches Gerät mit einem Druckmittelströmungskanal versehen ist, in den eine Dichtbuchse (
26 ) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11 eingesetzt ist. - Gerät nach Anspruch 14, mit einer Platte (
2 ) und einer Gegenplatte (4 ), wobei die Dichtbuchse (26 ) in Axialrichtung entlang ihrer Erhöhung (38 ) an der Gegenplatte (4 ) abgestützt ist und wobei der Druckmittelströmungskanal (8 ) im Bereich der Gegenplatte (4 ) einen größeren Durchmesser als eine Dichtbuchsenbohrung (36 ) hat. - Gerät nach Anspruch 14 und mit einer Dichtbuchse (
26 ) nach Anspruch 6, wobei an der rückseitigen Stirnfläche (30 ) der Dichtbuchse (26 ) zwischen der Erhöhung (38 ) und der Dichtrippe (32 ) ein Dichtring abgestützt ist. - Gerät nach einem der Ansprüche 14 bis 16 mit einem Rückschlagventil nach Anspruch 12 oder 13.
- Gerät nach einem der Ansprüche 14 bis 17 oder Rückschlagventil nach Anspruch 12 oder 13 mit einem Druckmittelströmungskanal (
22 ,8 ) in den eine Dichtbuchse (26 ) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11 mit radialem und axialen Übermaß eingesetzt ist
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