DE102009027700B4

DE102009027700B4 - Rod seal arrangement with rod seal with temperature compensation

Info

Publication number: DE102009027700B4
Application number: DE102009027700.5A
Authority: DE
Inventors: Michael Zutzmann
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2009-07-15
Filing date: 2009-07-15
Publication date: 2017-07-06
Anticipated expiration: 2029-07-16
Also published as: DE102009027700A1

Abstract

Stangendichtungsanordnung (1), insbesondere für einen Schwingungsdämpfer, umfassend eine ringförmige Stangendichtung (5), die von einem metallischen Vorspannring (17) radial gegen eine abzudichtende Stange (7) vorgespannt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorspannring (17) radial elastisch ausgeführt ist, und ein Dehnungselement (33), das einen größeren Ausdehnungskoeffizienten aufweist als der Vorspannring (17), mit dem Vorspannring (17) in Wirkverbindung steht und bei Temperaturerhöhung eine Aufweitkraft auf den Vorspannring (17) ausübt.Rod seal arrangement (1), in particular for a vibration damper, comprising an annular rod seal (5) which is biased radially by a metallic biasing ring (17) against a rod (7) to be sealed, characterized in that the biasing ring (17) is made radially elastic , And an expansion element (33) having a greater coefficient of expansion than the biasing ring (17), with the biasing ring (17) is in operative connection and exerts a Aufweitkraft on the biasing ring (17) with temperature increase.

Description

Die Erfindung betrifft eine Stangendichtungsanordnung mit einer Stangendichtung mit Temperaturkompensation gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.The invention relates to a rod sealing arrangement with a rod seal with temperature compensation according to the preamble of patent claim 1.

Die Stangendichtung in einem Schwingungsdämpfer soll in einem Temperaturbereich von –40 bis +80

eine zuverlässige Dichtfunktion ausüben. Eine wesentliche Schwierigkeit besteht darin, dass man eine gezielte Vorspannung der Stangendichtung für sehr hohe Temperaturen vorsieht, dann aber bei sehr niedrigen Temperaturen oder im normalen Temperaturbereich extrem große Reibkräfte in Kauf nehmen muss.The rod seal in a vibration damper should be in a temperature range of -40 to +80

to exercise a reliable sealing function. A major difficulty is that it provides a targeted bias of the rod seal for very high temperatures, but then at very low temperatures or in the normal temperature range extremely large frictional forces must be accepted.

Dieser Zielkonflikt hat zur Verwendung von radial wirkenden Vorspannelementen geführt, wie sie z. B. in der DE 30 18 215 C2 beschrieben werden. Neben der Stangendichtung kommt mindestens ein weiteres Konstruktionselement zur Anwendung, das der Temperaturkompensation dient.This conflict of objectives has led to the use of radially acting biasing elements, as z. B. in the DE 30 18 215 C2 to be discribed. In addition to the rod seal at least one other design element is used, which serves the temperature compensation.

Die DE 14 25 438 A beschreibt eine Stangendichtungsanordnung mit einer Stangendichtung, die als Ringscheibe ausgeführt ist und sich radial an einer Innenwandung eines Zylinders abstützt, um die notwendige Vorspannung für Dichtfunktion zu erhalten. Am Innendurchmesser der Stangendichtung greift direkt ein Stützring an, der bei einer Temperaturerhöhung eine radiale Aufweitkraft auf die Stangendichtung ausübt. Zudem fungiert der Stützring auch als weitere Stangendichtung.The DE 14 25 438 A describes a rod seal assembly with a rod seal, which is designed as an annular disc and is supported radially on an inner wall of a cylinder to obtain the necessary bias for sealing function. At the inner diameter of the rod seal engages directly on a support ring, which exerts a radial expansion force on the rod seal at a temperature increase. In addition, the support ring also acts as another rod seal.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Stangendichtungsanordnung mit einer Stangendichtung mit einer Temperaturkompensation zu erreichen, die im Vergleich zum Stand der Technik einen deutlich einfacheren Aufbau aufweist.The object of the present invention is to achieve a rod seal assembly with a rod seal with a temperature compensation, which has a much simpler structure compared to the prior art.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass der Vorspannring radial elastisch ausgeführt ist, und ein Dehnungselement, das einen größeren Ausdehnungskoeffizienten aufweist als der Vorspannring, mit dem Vorspannring in Wirkverbindung steht und bei Temperaturerhöhung eine Aufweitkraft auf den Vorspannring ausübt.According to the invention the object is achieved in that the biasing ring is designed to be radially elastic, and an expansion element having a greater coefficient of expansion than the biasing ring, is operatively connected to the biasing ring and exerts a Aufweitkraft on the biasing ring with temperature increase.

Wenn die Temperatur an der Stangendichtungsanordnung ansteigt, dann dehnt sich die Stangendichtung, die häufig aus Kunststoff besteht, stärker aus, als der metallische Vorspannring. Das Dehnungselement weitet den Vorspannring radial auf und mindert so die Vorspannkraft des Vorspannrings. Insgesamt wird dadurch die Ausdehnung der Stangendichtung bei einer Temperaturerhöhung kompensiert.As the temperature at the rod seal assembly increases, the rod seal, which is often plastic, will expand more than the metallic bias ring. The expansion element expands the biasing ring radially and thus reduces the biasing force of the biasing ring. Overall, this compensates for the expansion of the rod seal when the temperature increases.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung weist der Vorspannring mindestens einen Schlitz im Querschnitt auf und das Dehnungselement greift in diesen mindestens einen Schlitz ein.In a further advantageous embodiment, the biasing ring has at least one slot in cross section and the expansion element engages in this at least one slot.

Gemäß einem vorteilhaften Unteranspruch weist der Vorspannring einen u-förmigen Querschnitt auf, wobei sich die Stangendichtung auf einen radial zur Stange weisenden Schenkel des Vorspannrings abstützt.According to an advantageous embodiment, the biasing ring has a U-shaped cross-section, wherein the rod seal is supported on a radially pointing to the rod leg of the biasing ring.

Ein weiterer radial zur Stange weisender Schenkel des Vorspannrings weist eine Stützfläche für den Vorspannring innerhalb einer Stangenführung auf. Damit hält der Vorspannring die Stangendichtung in der Stangenführung fest.Another radially to the rod pointing leg of the biasing ring has a support surface for the biasing ring within a rod guide. Thus, the biasing ring holds the rod seal in the rod guide firmly.

Das Dehnungselement ist axial innerhalb des Vorspannrings angeordnet und damit in seiner Position innerhalb der Stangenführung gesichert.The expansion element is disposed axially within the biasing ring and thus secured in position within the rod guide.

Die Stangenführung weist ein Rinnenprofil auf und das Dehnungselement stützt sich an einem Innenringsteg der Stangenführung radial ab. Die radiale Abstützung bewirkt bei einer Temperaturerhöhung eine deutliche Volumenverschiebung in den mindestens einen Schlitz des Vorspannrings und/oder gegen die Innenseite des Vorspannrings, da eine radiale Ausdehnung in Richtung des Innenringstegs nicht möglich ist.The rod guide has a channel profile and the expansion element is supported radially on an inner ring web of the rod guide. The radial support causes at a temperature increase a significant volume shift in the at least one slot of the biasing ring and / or against the inside of the biasing ring, since a radial expansion in the direction of the inner ring land is not possible.

Die Stangendichtung wird vorteilhafterweise axial von einem Deckel auf den Schenkel des Vorspannring gesichert.The rod seal is advantageously secured axially by a cover on the leg of the biasing ring.

Ein Zylinder, in dem die Stangenführung angeordnet ist, weist eine endseitige radiale Aufweitung auf, auf der sich das Rinnenprofil der Stangenführung axial abstützt. Radiale Sicken oder Verschraubungen zur axialen Sicherung der Stangenführung sind nicht notwendig.A cylinder, in which the rod guide is arranged, has an end-side radial expansion, on which the channel profile of the rod guide is axially supported. Radial beads or screw connections for axial securing of the rod guide are not necessary.

Der Deckel umgreift die radiale Aufweitung formschlüssig. Folglich kann der Deckel aus einem beliebigen Material gewählt werden.The lid engages around the radial expansion form-fitting manner. Consequently, the lid can be selected from any material.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist der Deckel mit einem Abstreifelement für die abzudichtende Stange versehen.In a further advantageous embodiment of the invention, the lid is provided with a stripping element for the rod to be sealed.

Anhand der folgenden Figurenbeschreibung soll die Erfindung näher erläutert werden.The invention will be explained in more detail with reference to the following description of the figures.

Die einzige Figur zeigt eine Stangendichtungsanordnung 1 in einem Zylinder 3, z. B. eines Schwingungsdämpfers. Die Stangendichtungsanordnung 1 umfasst eine Stangendichtung 5 mit einem L-förmigen Querschnitt. In einer parallel zu einer abzudichtenden Stange 7 verlaufenden Dichtfläche 9 können einzelne Dichtleisten 11 ausgeführt sein.The sole figure shows a rod seal arrangement 1 in a cylinder 3 , z. B. a vibration damper. The rod seal arrangement 1 includes a rod seal 5 with an L-shaped cross section. In a parallel to a rod to be sealed 7 extending sealing surface 9 can individual sealing strips 11 be executed.

In eine Kehle 13 zwischen der Dichtfläche 9 und einer Stützfläche 15 der Stangendichtung 5 greift ein metallischer Vorspannring 17 ein, der einen u-förmigen Querschnitt aufweist. Auf einem ersten radial zur Stange 7 weisenden Schenkel 17a des Vorspannrings 17 stützt sich die Stangendichtung 5 ab. Ein zweiter radial zur Stange weisender Schenkel 17b des Vorspannrings 17 bildet eine Stützfläche 19 für den Vorspannring innerhalb einer Stangenführung 21.In a throat 13 between the sealing surface 9 and a support surface 15 the rod seal 5 engages a metallic preload ring 17 a, which has a U-shaped cross-section. On a first radial to the pole 7 pointing thigh 17a of the preload ring 17 the rod seal is supported 5 from. A second leg pointing radially to the rod 17b of the preload ring 17 forms a support surface 19 for the biasing ring within a rod guide 21 ,

Die Stangenführung 21 weist in Richtung des Zylinderendes offenes ein Rinnenprofil auf und zentriert mit einem Innenringsteg 23 die Stange 7 zum Zylinder 3. Ein Außenringsteg 25 der Stangenführung 21 liegt an einer Innenwandung 27 des Zylinders 3 an. Der Zylinder 3 weist eine trichterförmiger radiale Aufweitung 29 auf, auf der sich der Außenringsteg 25 der Stangenführung 21 axial abstützt.The rod guide 21 has in the direction of the cylinder end open a gutter profile and centered with an inner ring land 23 the pole 7 to the cylinder 3 , An outer ring web 25 the rod guide 21 lies on an inner wall 27 of the cylinder 3 at. The cylinder 3 has a funnel-shaped radial expansion 29 on, on which the outer ring web 25 the rod guide 21 axially supported.

Der Vorspannring 17 ist radial elastisch ausgeführt. Er weist mindestens einen Schlitz 31, bevorzugt einer Vielzahl von Schlitzen auf, ähnlich wie ein Kammprofil. Radial innerhalb des Vorspannrings 17 ist ein Dehnungselement 33 angeordnet. Das Dehnungselement 33 besteht bevorzugt ebenfalls aus einem Kunststoff, zumindest ist jedoch der Wärmeausdehnungskoeffizient größer als der des metallischen Vorspannrings 17. Bei einer Temperaturerhöhung wächst das Volumen des Dehnungselements 33 signifikant größer an als der Innendurchmesser des Vorspannrings 17. Dadurch übt der Dehnungsring 33 eine Aufweitkraft auf den Vorspannring 17 aus.The preload ring 17 is designed radially elastic. He has at least one slot 31 , preferably has a plurality of slots, much like a comb profile. Radial within the preload ring 17 is an expansion element 33 arranged. The expansion element 33 preferably also consists of a plastic, but at least the thermal expansion coefficient is greater than that of the metallic biasing ring 17 , As the temperature increases, the volume of the expansion element increases 33 significantly larger than the inner diameter of the preload ring 17 , As a result, the expansion ring exercises 33 a Aufweitkraft on the biasing ring 17 out.

Alternativ kann das Dehnungselement 33 auch in einen Schlitz 31 des Vorspannrings 17 eingreifen oder dort insgesamt angeordnet sein. Auch dann übt das Dehnungselement 33 bei einer Temperaturerhöhung eine Aufweitkraft auf den Vorspannring 17 aus.Alternatively, the expansion element 33 also in a slot 31 of the preload ring 17 intervene or be arranged there in total. Even then exerts the expansion element 33 at a temperature increase, a Aufweitkraft on the biasing ring 17 out.

Die Stangendichtungsanordnung 1, insbesondere die Stangendichtung 5, wird von einem Deckel 35 im Zylinder 3 fixiert. Der Deckel 35, der mit einem Abstreifelement 37 für die abzudichtende Stange 7 versehen ist, liegt auf der Oberseite der Stützfläche 15 der Stangendichtung 5 auf. Der Durchmesser des Deckels 35 ist größer bemessen als die radiale Aufweitung 29 des Zylinders 3, so dass dieser formschlüssig vom Deckel 35 umgriffen werden kann.The rod seal arrangement 1 , in particular the rod seal 5 , is from a lid 35 in the cylinder 3 fixed. The lid 35 that with a scraping element 37 for the bar to be sealed 7 is located on the top of the support surface 15 the rod seal 5 on. The diameter of the lid 35 is larger than the radial expansion 29 of the cylinder 3 , so that this form-fitting from the cover 35 can be encompassed.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: StangendichtungsanordnungRod seal arrangement
33: Zylindercylinder
55: Stangendichtungrod seal
77: Stangepole
99: Dichtflächesealing surface
1111: Dichtleistesealing strip
1313: Kehlethroat
1515: Stützflächesupport surface
1717: Vorspannringpreloading ring
17a17a: erster Schenkel des Vorspannringsfirst leg of the preload ring
17b17b: zweiter Schenkel des Vorspannringssecond leg of the biasing ring
1919: Stützflächesupport surface
2121: Stangenführungrod guide
2323: InnenringstegInternal annular web
2525: AußenringstegOuter ring land
2727: Innenwandunginner wall
2929: Aufweitung des ZylindersExpansion of the cylinder
3131: Schlitzslot
3333: Dehnungselementexpansion element
3535: Deckelcover
3737: Abstreifelementstripping element

Claims

Rod seal assembly ( 1 ), in particular for a vibration damper, comprising an annular rod seal ( 5 ), by a metallic biasing ring ( 17 ) radially against a rod to be sealed ( 7 ) is biased, characterized in that the biasing ring ( 17 ) is designed to be radially elastic, and an expansion element ( 33 ), which has a larger expansion coefficient than the biasing ring ( 17 ), with the preload ring ( 17 ) is in operative connection and, when the temperature increases, a Aufweitkraft on the biasing ring ( 17 ) exercises.

Rod seal arrangement according to claim 1, characterized in that the biasing ring ( 17 ) at least one slot ( 31 ) in cross-section and the expansion element ( 33 ) in this at least one slot ( 31 ) intervenes.

Rod seal arrangement according to claim 1, characterized in that the biasing ring ( 17 ) has a U-shaped cross section, wherein the rod seal ( 5 ) on a radial to the rod ( 7 ) pointing thighs ( 17a ) of the preload ring ( 17 ) is supported.

Rod seal arrangement according to claim 3, characterized in that a further radial to the rod ( 7 ) pointing leg ( 17b ) of the preload ring ( 17 ) a support surface ( 19 ) for the preload ring ( 17 ) within a rod guide ( 21 ) having.

Rod seal arrangement according to claim 3, characterized in that the expansion element ( 33 ) radially within the biasing ring ( 17 ) is arranged.

Rod seal arrangement according to claim 1, characterized in that the rod guide ( 21 ) has a gutter profile and the Expansion element ( 33 ) on an inner ring web ( 23 ) of the rod guide ( 21 ) is supported radially.

Rod seal arrangement according to claim 1, characterized in that the rod seal ( 5 ) axially from a lid ( 35 ) on the thigh ( 17a ) of the preload ring ( 17 ) is secured.

Rod seal arrangement according to claim 6, characterized in that a cylinder ( 3 ), in which the rod guide ( 21 ) is arranged, an end-side radial expansion ( 29 ), on which the gutter profile of the rod guide ( 21 ) is axially supported.

Rod seal arrangement according to claims 7 and 8, characterized in that the cover ( 35 ) the radial expansion ( 29 ) engages positively.

Rod seal arrangement according to claim 7, characterized in that the cover ( 35 ) with a stripping element ( 37 ) for the bar to be sealed ( 7 ) is provided.