DE102011088608A1

DE102011088608A1 - Shaft for use in active spoiler of motor car in automotive industry, has sealing unit closing opening, and collar extending between connecting devices and torsioned with respect to longitudinal axis of shaft

Info

Publication number: DE102011088608A1
Application number: DE102011088608A
Authority: DE
Inventors: Georg Fichtner; Jürgen Mayr
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2011-12-14
Filing date: 2011-12-14
Publication date: 2013-06-20

Abstract

The shaft (1) has a sealing unit (5) arranged between the shaft and an opening (4) and stationary-connected with the shaft by a connecting device (6). The sealing unit is stationary-connected with the opening by another connecting device (7), where the sealing unit closes the opening. A collar (8) extends between the connecting devices, and is torsioned with respect to a longitudinal axis (2) of the shaft. The former connecting device is molded on or glued to the shaft and/or connected with the shaft over a hose clamp. The collar is made of rubber material.

Description

Die Erfindung betrifft eine Welle, die um einen begrenzten Drehwinkel um ihre Längsachse gegenüber einer Öffnung in einer Trennwand dreht, durch die sie ragt, wobei zwischen der Welle und der Öffnung eine Dichtung angeordnet ist.The invention relates to a shaft that rotates by a limited angle of rotation about its longitudinal axis with respect to an opening in a partition through which it projects, wherein a seal is arranged between the shaft and the opening.

Aus der DE 43 23 470 A1 sind für kontinuierlich drehende Wellen Dichtungen bekannt, di sich zwischen dieser und einer feststehenden Trennwand mit einer Durchführung für die Welle erstrecken. Eine solche Dichtung weist ein ringförmiges, radial geteiltes Dichtungsgehäuse auf, mindestens zwei Dichtungsringscheiben, die beidseits eines Sperrmediums beaufschlagten Ringraumes des Dichtungsgehäuses radial beweglich und an der Stirnfläche dichtend in Ringkammern des Dichtungsgehäuses angeordnet sind. Dabei sind die Dichtungsringscheiben radial geteilt und bestehen aus Dichtungsringsegmenten, die randseitig auf Stoß aneinander anschließen und von einer am Umfang der Ringsegmente angeordneten Schlauchfeder beaufschlagt sind. Solche Dichtungen sind jedoch nur sehr aufwendig zu realisieren.From the DE 43 23 470 A1 For continuous rotating shaft seals are known, which extend between this and a fixed partition with a passage for the shaft. Such a seal has an annular, radially split seal housing, at least two sealing ring discs, the both sides of a barrier medium acted upon annular space of the seal housing radially movable and sealingly arranged on the end face in annular chambers of the seal housing. In this case, the sealing ring discs are radially divided and consist of sealing ring segments which adjoin one another at the edge in abutment and are acted upon by a hose spring arranged on the circumference of the ring segments. However, such seals are very expensive to implement.

Weniger aufwendig sind im Kraftfahrzeugbau die Ausgestaltungen von Dichtungen, Welle und Führungen bei einer nur begrenzt drehbaren Welle eines aktiven Spoilers. Hierzu wird beispielsweise eine Gummimanschette verwendet, die mit ihrem einen Ende unter Vorspannung auf den Wellendurchtritt in der Trennwand aufgeschoben ist. Diese Wellendurchtritte an der Spoilerkassette sind jedoch regelmäßig schräg zur Längsachse der Welle ausgerichtet, so dass es bei der Anlage der Dichtung an der Welle zu einseitigen Belastungen des Dichtsystems mit gleichzeitig einseitiger Spaltöffnung auf der gegenüberliegenden Seite kommt. Zusätzlich entsteht insbesondere durch Verschleiß und klimatische Einflüsse eine Spaltbildung. Damit kommt es zu Undichtigkeiten zwischen den beiden durch die Trennwand voneinander getrennten Räumen.Less elaborate in automotive engineering are the embodiments of seals, shaft and guides in a limited rotatable shaft of an active spoiler. For this example, a rubber boot is used, which is pushed with its one end under bias on the shaft passage in the partition. However, these shaft passages on the spoiler cassette are regularly aligned obliquely to the longitudinal axis of the shaft, so that it comes to one-sided loads of the sealing system with simultaneous unilateral gap opening on the opposite side when the seal on the shaft. In addition, in particular due to wear and climatic influences, a gap formation. This leads to leaks between the two separated by the partition walls spaces.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, eine Anordnung aus Welle mit dazugehöriger Dichtung zur Verfügung zu stellen, die es ermöglicht, bei einer begrenzten Drehung um die Längsachse der Welle mit möglichst einfachen Mitteln eine Dichtigkeit zwischen den beiden Räumen, die durch eine Trennwand, durch deren Öffnung die Welle ragt, voneinander getrennt sind, zu realisieren.The object of the invention is therefore to provide an arrangement of shaft with associated seal available, which makes it possible with a limited rotation about the longitudinal axis of the shaft with the simplest possible means a tightness between the two spaces by a partition through which Opening the shaft protrudes, are separated from each other, to realize.

Diese Aufgabe wird durch eine Welle samt Dichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.This object is achieved by a shaft including seal with the features of claim 1. Advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.

Dadurch, dass die Dichtung ortsfest über eine erste Verbindungsvorrichtung mit der Welle verbunden ist, die Dichtung ortsfest über eine zweite Verbindungsvorrichtung mit der Öffnung verbunden ist und die Dichtung die Öffnung verschließt, ist es anders als in der DE 43 23 470 A1 nicht nötig, eine komplizierte und mehrteilige Ringdichtung zwischen Trennwand und Welle vorzusehen. Dadurch, dass zwischen der ersten Verbindungsvorrichtung und der zweiten Verbindungsvorrichtung eine Manschette vorhanden ist, die bezüglich der Längsachse der Welle torsionsfähig ist, unterliegt die Dichtung bei einer begrenzten Drehung der Welle um ihre Längsachse keinem Verschleiß, so dass sie lange haltbar ist. Außerdem entsteht bei der Drehung kein Spalt, was die Dichtigkeit gewährleistet.The fact that the seal is fixedly connected via a first connecting device to the shaft, the seal is fixedly connected via a second connecting device to the opening and the seal closes the opening, it is different than in the DE 43 23 470 A1 not necessary to provide a complicated and multi-part ring seal between partition and shaft. Characterized in that between the first connecting device and the second connecting device, a sleeve is present, which is torsional with respect to the longitudinal axis of the shaft, the seal is subject to a limited rotation of the shaft about its longitudinal axis no wear, so that it is durable. In addition, no gap is created during rotation, which ensures the tightness.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert. Es zeigenFurther advantages and details of the invention will be explained with reference to the embodiment shown in the drawing. Show it

1 eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Welle samt Dichtung, 1 a side view of a shaft according to the invention including seal,

2 einen Querschnitt entlang der Ebene II-II in 1, 2 a cross section along the plane II-II in 1 .

3 eine Seitenansicht der Welle gemäß 1, wobei die Welle um einen bestimmten Winkel um die Längsachse gedreht ist, und 3 a side view of the shaft according to 1 , wherein the shaft is rotated by a certain angle about the longitudinal axis, and

4 einen Querschnitt entlang der Ebene IV-IV in 3. 4 a cross section along the plane IV-IV in 3 ,

1 zeigt schematisch eine Seitenansicht einer Welle 1, die um einen begrenzten Drehwinkel um ihre Längsachse 2 drehbar ist. Es kann sich hierbei beispielsweise um die Welle eines aktiven Spoilers handeln. Mittels der Drehung kann der Winkel des Spoilers verändert und eingestellt werden. Die Welle 1 ist durch eine Öffnung 4 in der Trennwand 3 geführt. Zwischen der Welle 1 und der Trennwand 3 ist eine Dichtung 5 angeordnet. Ziel der Dichtung 5 ist es, die Öffnung 4 undurchlässig für Flüssigkeiten und Staub sowie eine Verminderung der Gasdurchlässigkeit zu machen, so dass keine Flüssigkeit von einem Raum auf einer Seite der Trennwand 3 in einen Raum auf der anderen Seite der Trennwand 3, möglicherweise ein Spoilertopf, gelangen kann. In 1 ist zur besseren Erkennbarkeit einzig die Trennwand 3 geschnitten dargestellt; dasselbe gilt für die unten noch näher beschriebene 3. 1 shows schematically a side view of a shaft 1 , which have a limited angle of rotation about their longitudinal axis 2 is rotatable. This may be, for example, the shaft of an active spoiler. By means of the rotation, the angle of the spoiler can be changed and adjusted. The wave 1 is through an opening 4 in the partition 3 guided. Between the wave 1 and the partition 3 is a seal 5 arranged. Target of the seal 5 it is the opening 4 Impermeable to liquids and dust as well as to reduce gas permeability, so that no liquid from a space on one side of the dividing wall 3 in a room on the other side of the partition 3 , possibly a spoiler pot, can get there. In 1 is for better visibility only the partition 3 shown cut; the same applies to those described in more detail below 3 ,

Die Dichtung 5 weist an ihrem der Trennwand 3 zugewandten Ende eine zweite Verbindungsvorrichtung 7 auf, mittels der sie ortsfest mit der Öffnung 4 verbunden ist. Beispielsweise kann dies dadurch geschehen, dass sie unter Vorspannung in die Öffnung 4 eingedrückt wird. Im Ergebnis erhält man somit zwischen der Trennwand 3 und der zweiten Verbindungsvorrichtung 7 der Dichtung 5 einen dichten Abschluss, wobei die zweite Verbindungsvorrichtung 7 auf jeder der Flächen der Trennwand 3 jeweils eine anliegende Dichtlippe aufweist.The seal 5 indicates at her the partition 3 facing the end of a second connection device 7 on, by means of which they are stationary with the opening 4 connected is. For example, this can be done by biasing it into the opening 4 is pressed. As a result, one thus obtains between the partition wall 3 and the second connection device 7 the seal 5 a tight seal, wherein the second connection device 7 on each of the surfaces of the partition 3 each having an adjacent sealing lip.

Am anderen Ende der Dichtung 5 (in 1 am linken Ende der Dichtung 5) weist diese eine erste Verbindungsvorrichtung 6 auf. Diese erste Verbindungsvorrichtung 6 ist ortsfest mit der Welle 1 verbunden. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist dies dadurch erreicht, dass die erste Verbindungsvorrichtung 6 an die Welle 1 angespritzt ist. Jede andere Verbindungsart, die zu einer ortsfesten Verbindung zwischen erster Verbindungsvorrichtung 6 und Welle 1 führt, ist ebenso möglich, beispielsweise ein Ankleben oder eine Verbindung über eine Schlauchschelle. Ebenso ist es auch möglich, die zuvor schon hinsichtlich der zweiten Verbindungsvorrichtung 7 ausgeführte Verbindungsart mittels eines Aufschiebens unter Vorspannung auf die Welle 1 zu verwenden.At the other end of the seal 5 (in 1 at the left end of the seal 5 ) This has a first connection device 6 on. This first connection device 6 is stationary with the shaft 1 connected. In the illustrated embodiment, this is achieved in that the first connecting device 6 to the wave 1 is injected. Any other type of connection leading to a fixed connection between the first connection device 6 and wave 1 leads, is also possible, for example, a sticking or connection via a hose clamp. Likewise, it is also possible that previously with regard to the second connection device 7 type of connection performed by means of a postponed bias on the shaft 1 to use.

Zwischen den beiden Verbindungsvorrichtungen 6, 7 der Dichtung 5 erstreckt sich eine Manschette 8. Diese ist aus einem Material, das bezüglich der Längsachse 2 der Welle 1 torsionsfähig ist. Allgemein handelt es sich bei diesem Material um einen Werkstoff mit dauerelastischer und in sich selbst dichter Eigenschaft; im dargestellten Ausführungsbeispiel handelt es sich um ein Gummi. Die Manschette 8 weist die Form eines Faltenbalgs auf, dessen Falten 9 in Richtung der Längsachse 2 der Welle 1 verlaufen und sich dabei ausgehend von der zweiten Verbindungsvorrichtung 7 auf die erste Verbindungsvorrichtung 6 zur Welle 1 hin verjüngen. Im Querschnitt gemäß 2 erhält man somit eine Sternstruktur der Manschette 8, die sich in der vorhin beschriebenen Art und Weise von rechts nach links in 1 verjüngt. Die 1 und 2 stellen die Manschette 8 in ihrer neutralen Position dar.Between the two connecting devices 6 . 7 the seal 5 extends a cuff 8th , This is made of a material that is relative to the longitudinal axis 2 the wave 1 is capable of torsion. In general, this material is a material with permanently elastic and inherently dense properties; in the illustrated embodiment is a rubber. The cuff 8th has the shape of a bellows whose folds nine in the direction of the longitudinal axis 2 the wave 1 extend and thereby starting from the second connection device 7 on the first connection device 6 to the wave 1 rejuvenate. In cross-section according to 2 one thus obtains a star structure of the cuff 8th , which in the manner described above from right to left in 1 rejuvenated. The 1 and 2 put the cuff 8th in its neutral position.

Im Gegensatz zu den Darstellungen in der neutralen Position gemäß den 1 und 2 ist dasselbe Ausführungsbeispiel in den 3 und 4 nach einer Drehung der Welle 1 gegenüber der Trennwand 3 um die Längsachse 2 dargestellt.In contrast to the representations in the neutral position according to the 1 and 2 is the same embodiment in the 3 and 4 after a rotation of the shaft 1 opposite the partition 3 around the longitudinal axis 2 shown.

Da die erste Verbindungsvorrichtung 6 ortsfest mit der Welle 1 und die zweite Verbindungsvorrichtung 7 ortsfest mit der Trennwand 3 verbunden sind, erhält man bei einer Drehung der Welle 1 um ihre Längsachse 2 eine Torsion der Manschette 8. Dies führt dazu, dass die Falten 9 der Manschette 8 nicht mehr sternförmig verlaufen, sondern eher die Form einer Spirale aufweisen. Dies ist gut aus 4 zu erkennen.Because the first connection device 6 stationary with the shaft 1 and the second connection device 7 stationary with the partition 3 are connected, obtained at a rotation of the shaft 1 around its longitudinal axis 2 a twist of the cuff 8th , This causes the wrinkles nine the cuff 8th no longer star-shaped, but rather have the shape of a spiral. This is good 4 to recognize.

Da zwischen der Welle 1 und der ersten Verbindungsvorrichtung 6 ein ortsfester und flüssigkeitsdichter Abschluss vorhanden ist – dasselbe gilt, wie oben schon ausgeführt, auch für die Verbindung zwischen der zweiten Verbindungsvorrichtung 7 und der Trennwand 3 –, ist eine flüssigkeitsundurchlässige Dichtvorrichtung zwischen der Trennwand 3 und der begrenzt drehbaren Welle 1 gegeben. Aufgrund der Torsionsfähigkeit der Manschette 8 – sowohl aufgrund ihres Materials, Gummi, als auch ihrer Struktur, Falten 9 wie bei einem Faltenbalg – treten keine den Verschleiß der Manschette 8 fördernden Kräfte an dieser auf und es entsteht auch kein Spalt zwischen Welle 1 und Dichtung 5 beziehungsweise zwischen Trennwand 3 und Dichtung 5, wie dies bei der aktuell verwendeten Dichtung für Spoiler-Wellen der Fall ist. Somit erhält man mit einfachen Mitteln eine dichte und verschleißarme Dichtung 5 zur Abdichtung von Öffnungen 4 bei Wellendurchtritten durch eine Trennwand 3.Because between the shaft 1 and the first connection device 6 a stationary and liquid-tight termination is present - the same applies, as already stated above, also for the connection between the second connection device 7 and the partition 3 -, is a liquid-impermeable sealing device between the partition wall 3 and the limited rotatable shaft 1 given. Due to the torsional capability of the cuff 8th - due to their material, rubber, as well as their structure, wrinkles nine as with a bellows - no wear of the cuff occurs 8th promoting forces on this and there is no gap between the shaft 1 and seal 5 or between partition 3 and seal 5 As is the case with the currently used seal for spoiler shafts. Thus, one obtains a dense and low-wear seal with simple means 5 for sealing openings 4 at shaft passages through a partition 3 ,

Bei aktiven Spoilern im Kraftfahrzeugbereich werden diese mittels einer Welle 1 verstellt, die sowohl in ihrem linken Endbereich als auch ihrem rechten Endbereich jeweils durch eine Trennwand 3 in einem Spoilertopf verlaufen. Eine erfindungsgemäße Weiterbildung der Erfindung sieht deshalb vor, dass jeweils eine in den 1 bis 4 dargestellte Dichtung 5 an jedem Wellendurchtritt durch die jeweilige Trennwand 3 vorgesehen ist. Sie sind dabei spiegelsymmetrisch zueinander ausgebildet.In active spoilers in the automotive sector, these are by means of a shaft 1 adjusted, both in their left end and their right end by a partition 3 run in a spoiler pot. An inventive development of the invention therefore provides that each one in the 1 to 4 illustrated seal 5 at each shaft passage through the respective partition 3 is provided. They are mirror-symmetrical to each other.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 4323470 A1 [0002, 0006]

Claims

Wave ( 1 ), which only by a limited angle of rotation about its longitudinal axis ( 2 ) opposite an opening ( 4 ) in a partition wall ( 3 ), through which it protrudes, being between the shaft ( 1 ) and the opening ( 4 ) a seal ( 5 ), characterized in that the seal ( 5 ) fixed via a first connection device ( 6 ) with the wave ( 1 ) that the seal ( 5 ) fixed via a second connection device ( 7 ) with the opening ( 4 ) and that the seal ( 5 ) the opening ( 4 ), wherein between the first connecting device ( 6 ) and the second connection device ( 7 ) a cuff ( 8th ), which with respect to the longitudinal axis ( 2 ) the wave ( 1 ) is torsionally capable.

Wave ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the first connecting device ( 6 ) to the shaft ( 1 ) is sprayed or glued over a hose clamp with the shaft ( 1 ) or under bias on the shaft ( 1 ) is postponed.

Wave ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the second connecting device ( 7 ) under bias with the opening ( 4 ) in the partition ( 3 ) connected is.

Wave ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the cuff ( 8th ) consists of a rubber.

Wave ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the cuff ( 8th ) has the form of a bellows whose folds ( nine ) in the direction of the longitudinal axis ( 2 ) the wave ( 1 ).

Wave ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that it is part of an active spoiler of a motor vehicle.

Wave ( 1 ) according to claim 6, characterized in that the partition wall ( 3 ) belongs to a spoiler pot.

Wave ( 1 ) according to claim 6 or 7, characterized in that it has two seals ( 5 ), wherein the seals ( 5 ) each having an associated opening ( 4 ) in each case a partition ( 3 ) are connected.