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Die Erfindung betrifft eine Dichtungsanordnung für hydraulische Kolben-Zylinder-Anordnungen, insbesondere für Geber- oder Nehmerzylinder von hydraulischen Kupplungsbetätigungs- oder Bremssystemen in Kraftfahrzeugen.
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Derartige Dichtelemente werden in Kupplungsgeberzylindern oder Hauptbremszylindern sowohl als Primär- als auch als Sekundärdichtung eingesetzt. Die Primärdichtung dient dazu, den Druckraum der jeweiligen Kolben-Zylinder-Anordnung zum drucklosen Nachlaufraum hin abzudichten, während die Sekundärdichtung den drucklosen Nachlaufraum zur Atmosphäre hin abdichtet. Grundsätzlich haben diese Dichtelemente einen Grundkörper mit einem Rückenbereich und eine sich davon weg erstreckende dynamische Dichtlippe, die im eingebauten Zustand des Dichtelements mit ihrer Dichtkontur mit einer relativ zum Dichtelement bewegbaren Lauffläche der Kolben-Zylinder-Anordnung zusammenwirkt. Bei einer Relativbewegung zwischen der dynamischen Dichtlippe und der Lauffläche kommt es aufgrund von Reibung sowohl im Druckbereich als auch im Nachlaufbereich häufig zu Stick-Slip-Effekten, wobei sich die dynamische Dichtlippe (oder einzelne Bereiche davon) über den gesamten Umfang (oder Teilabschnitte) der Lauffläche jeweils gleichzeitig spannt und entspannt. Zudem kann es zu Verformungen des Grundkörpers kommen.
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Beispielsweise ist in der
DE 10028672 A1 ein Dichtelement für hydraulische Kolben-Zylinder-Anordnungen, insbesondere Geber- oder Nehmerzylinder von hydraulischen Kupplungsbetätigungs- oder Bremssystemen in Kraftfahrzeugen offenbart, welches einen Grundkörper und mit einer sich davon weg erstreckenden dynamischen Dichtlippe umfasst. Um einen Raum der Kolben-Zylinder-Anordnung abzudichten, wirkt die dynamische Dichtlippe des Dichtelements mit einer relativ zum Dichtelement bewegbaren Lauffläche zusammen. Der Grundkörper des Dichtelements ist dabei an einem komplementär ausgebildeten Stützring abstützt. Nachteilig ist, dass es bei kostengünstigen, elastischen Dichtelementwerkstoffen zu einem verstärkten Verschleiß des Dichtelementes kommen kann, wodurch die Lebensdauer des Dichtelementes verringert werden kann.
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Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Dichtungsanordnung bereitzustellen, mit deren Hilfe der Verschleiß von Dichtelementen dauerhaft verringert werden kann, wodurch die Verwendung von einfach ausgestalteten Dichtelementen aus kostengünstigen Werkstoffen ermöglicht wird.
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Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die eine Dichtungsanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Die erfindungsgemäße Dichtungsanordnung für hydraulische Kolben-Zylinder-Anordnungen, insbesondere für Geber- oder Nehmerzylinder von hydraulischen Kupplungsbetätigungs- oder Bremssystemen in Kraftfahrzeugen, umfasst ein Dichtelement, wobei das Dichtelement in einem Zylindergehäuse ringförmig um einen bewegbaren Kolben herum angeordnet ist, wobei das Dichtelement einen Dichtbereich und einen von dem Dichtbereich axial abgewandten Rückenbereich aufweist, wobei das Dichtelement mindestens eine erste Dichtlippe aufweist, wobei die erste Dichtlippe in dem Druckbereich angeordnet ist, und in einem eingebauten Zustand an dem Kolben anliegt, ein Stützelement, wobei das Stützelement ringförmig um den Kolben herum angeordnet ist, und den Rückenbereich des Dichtelementes kontaktiert. Erfindungsgemäß weist das Stützelement mindestens eine erste Auskragung auf, wobei die Auskragung in axialer Richtung, radial innen, an einer dem Kolben zugewandten Seite des Stützelementes angeordnet ist und den Rückenbereich des Dichtelementes zumindest teilweise umfasst.
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Das Dichtelement der erfindungsgemäßen Dichtungsanordnung kann in Form einer Primärdichtung und/oder einer Sekundärdichtung, beispielsweise in Form eines Radial-Wellendichtrings, in einem Zylindergehäuse angeordnet sein. Das Dichtungselement, in Form einer Primärdichtung, kann den Druckraum der jeweiligen Kolben-Zylinder-Anordnung zum drucklosen Nachlaufraum hin abdichten. Der drucklose Nachlaufraum kann zur Atmosphäre hin durch ein Dichtelement in Form einer Sekundärdichtung abdichtet sein. Grundsätzlich weist das Dichtelement einen Grundkörper mit einem Rückenbereich auf, wobei der Rückenbereich der drucklosen Seite zugewandt ist. Von dem Grundkörper und dem Rückenbereich weg erstrecken sich ein Dichtbereich, wobei in dem Dichtbereich eine dynamische erste Dichtlippe angeordnet sein kann, welche im eingebauten Zustand des Dichtelements mit ihrer Dichtkontur mit einer relativ zum Dichtelement bewegbaren Lauffläche der Kolben-Zylinder-Anordnung oder des Kolbens zusammenwirkt. Bei einem Druckunterschied zwischen den durch die Dichtung getrennten Bereichen kann die dynamische erste Dichtlippe dem Bereich mit höherem Druck zugewandt sein, wobei die erste Dichtlippe durch den Druckunterschied an die Welle andrückbar ist. Radial außenseitig kann das Dichtelement eine statische Dichtlippe aufweisen, welche an der Innenseite des Zylindergehäuses anliegt. Der Grundkörper und/ oder der Rückenbereich des Dichtelementes liegen zumindest teilweise radial außenseitig an dem Zylindergehäuse an. Der Grundkörper und der Rückenbereich des Dichtelementes sind beabstandet zu dem Kolben angeordnet. Zwischen einer Primärdichtung und einer Sekundärdichtung kann ein Stützelement angeordnet sein, wobei das Stützelement an dem Rückenbereich des Dichtelementes, insbesondere des Dichtelementes in Form der Primärdichtung, anliegen kann, wodurch das Dichtelement in axialer Richtung, entlang des Kolbens, abstützbar ist. Das Stützelement weist erfindungsgemäß mindestens eine erste Auskragung auf. Die erste Auskragung kann dabei auf der dem Rückenbereich des Dichtelementes zugewandten Seite ringförmig umlaufend ausgebildet sein. Die erste Auskragung ist dabei radial innenseitig, benachbart zu dem Kolben ausgebildet, wobei sich die erste Auskragung dabei im Wesentlichen parallel in axialer Richtung entlang des Kolbens erstreckt. Die erste Auskragung kontaktiert zumindest teilweise den Grundkörper und/oder den Rückenbereich des Dichtelementes in einem radial innenseitigen Bereich des Dichtelementes, an einer dem Kolben zugewandten Seite. Die erste Auskragung kann den Grundkörper und/oder den Rückenbereich des Dichtelementes zumindest radial innenseitig umfassen. Dadurch ist der Grundkörper und/oder der Rückenbereich des Dichtelements zusätzlich zu der axialen Abstützung auch in radialer Richtung durch das Stützelement abstützbar. Dadurch, dass die erste Auskragung des Stützelementes radial innenseitig den Grundkörper und/oder den Rückenbereich umfasst, kann ein zumindest teilweise radial nach außen, weg von dem Kolben, gerichtete Kraft auf das Dichtelement übertragen werden. Dadurch wird die Verwendung kostengünstiger Dichtwerkstoffe ermöglicht, welche insbesondere bei höherem Druck zu Verschleiß, insbesondere zu Spaltextrusion, neigen würden. Dadurch kann verhindert werden, dass das Dichtelement, insbesondere bei der Verwendung von kostengünstigen, sehr elastischen und/oder weichen Dichtwerkstoffen im Betrieb übermäßig verformt wird, beispielsweise dem Druck ausweicht, und mit seinem Grundkörper und/oder Rückenbereich den Kolben kontaktiert. Dadurch kann der Verschleiß dauerhaft vermindert werden, wobei insbesondere eine Spaltextrusion des Dichtelementes verhindert werden kann.
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Insbesondere weist das Stützelement eine zweite Auskragung auf, wobei die zweite Auskragung radial außen und im Wesentlichen parallel zu der ersten Auskragung angeordnet ist und den Rückenbereich des Dichtelementes zumindest teilweise umfasst. Die zweite Auskragung kann in Form eins radialumfänglich verlaufenden Ringes oder Steges ausgebildet sein. Die zweite Auskragung kann in axialer Richtung zu dem Rückenbereich des Dichtelementes hin ausgebildet sein. Das zweite Rückenelement kann den Grundkörper und/oder den Rückenbereich des Dichtelementes zumindest teilweise kontaktieren. Die zweite Auskragung kann den Grundkörper und/oder Rückenbereich radial außen, an einem von dem Kolben abgewandten Bereich kontaktieren und/oder zumindest teilweise umfassen. Dadurch kann das Dichtelement zusätzlich radial außen, zylindergehäuseseitig, abgestützt werden, wodurch der Grundkörper und/oder der Rückenbereich des Dichtelementes besser gegen Verformungen abgestützt werden kann.
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Vorzugsweise bilden die erste Auskragung und die zweite Auskragung eine im Wesentlichen U-förmige Nut aus. Durch die Ausbildung einer nutförmigen Form, welche beispielsweise einen Bodenbereich und einen radial innen und radial außen angeordneten Wandbereich aufweisen kann, können axial wirkende Stützkräfte und radial nach innen und außen wirkende Stützkräfte von dem Stützelement auf das Dichtelement übertragen werden. Durch eine im Wesentlichen U-förmige Ausgestaltung des Stützelementes zum Aufnehmen und/oder Umfassen des Dichtelementes können Belastungsspitzen, insbesondere an den Übergängen des Bodenbereiches in die Wandbereiche, vermieden werden. Dadurch kann die Lebensdauer des Stützelementes verlängert werden. Die Übergänge von dem Bodenbereich in die radial innen und radial außen angeordneten Wandbereiche können bogenförmig ausgebildet sein.
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Besonders bevorzugt ist die erste Auskragung und/oder die zweite Auskragung aus einem elastischen Werkstoff hergestellt. Die Verwendung eines zumindest teilweise elastischen Werkstoffs ermöglicht ein begrenztes Nachgeben des Stützelementes bei einer Verformung des Dichtelementes. Dadurch kann das Anliegen des Stützelementes an das Dichtelement verbessert werden, wodurch eine verbesserte Übertragung der Stützkräfte ermöglicht werden kann. Durch die verbesserte Übertragung der Stützelemente kann die Abstützung des Dichtelementes verbessert werden, wodurch der Verschleiß des Dichtelementes verringert werden kann.
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Vorzugsweise weist die erste Auskragung und die zweite Auskragung in axialer Richtung entlang des Kolbens eine unterschiedliche Ausdehnung auf. Dadurch kann die Abmessung und/oder Ausdehnung des ersten und/oder zweiten Stützelementes, insbesondere in axialer Richtung, dem verwendeten Dichtelement und den auftretenden Verformungen angepasst werden.
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In einer bevorzugten Ausführungsform weist die erste Auskragung in axialer Richtung entlang des Kolbens eine größere Ausdehnung auf als die zweite Auskragung. Die erste Auskragung kann dabei den Grundkörper und/oder den Rückenbereich derart umfassen und/oder überlappen, dass die erste Auskragung des Stützelementes im Wesentlichen zwischen dem Grundkörper und/oder dem Rückenbereich und dem Kolben angeordnet ist, wobei die erste Dichtlippe den Kolben zum Abdichten kontaktiert. Der Grundkörper und/oder der Rückenbereich des Dichtungselementes kann kolbenseitig radial umfänglich umfasst sein. Dadurch kann die Abstützung des Dichtelementes, insbesondere in radialer nach außen gerichteter Richtung, verbessert werden.
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Bevorzugt liegt die erste Auskragung radial innenseitig an dem Kolben an. Die erste Auskragung des Stützelementes kann radial innenseitig an dem Kolben anliegen und radial außenseitig den Grundkörper und/oder Rückenelement des Dichtelementes kontaktieren. Dadurch können bei der Verformung des Dichtelementes auftretende Kräfte von dem Stützelement, über dessen erste Auskragung, zumindest teilweise auf den Kolben übertragen werden. Durch ein zumindest teilweises Übertragen der Stützkräfte von der ersten Auskragung des Stützelements auf den Kolben, kann die erste Auskragung und das Stützelement mit einer reduzierten Steifigkeit kostengünstig hergestellt werden. Dadurch kann das Dichtelement auf bei hohem Druck und/oder hohen Kräften zuverlässig, insbesondere in radialer Richtung, gestützt werden.
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Insbesondere ist das Stützelement mit dem Rückenbereich des Dichtelementes verbindbar. Das Dichtungselement und das Stützelement können beispielsweise stoffschlüssig verbunden sein. Das Stützelement, insbesondere die erste Auskragung und die zweite Auskragung, kann beispielsweise in Form einer Clips-Verbindung ausgebildet sein, wodurch ein entsprechend ausgebildetes Dichtelement im Bereich des Rückenbereichs lösbar formschlüssig mit dem Stützelement verbindbar ist. Die Verbindung ermöglicht, insbesondere in einem eingebauten Zustand, die Übertragung von Zug- und Druckkräften zwischen dem Dichtelement und dem Stützelement. Dadurch kann die Abstützung des Dichtelementes insbesondere in axialer Richtung verbessert werden.
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Die Erfindung betrifft ferner einen Kupplungsgeberzylinder oder Bremsgeberzylinder, umfassend mindestens eine wie vorstehend ausgebildete Dichtungsanordnung.
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Weiterhin betrifft die Erfindung einen Kupplungsnehmerzylinder oder Bremsnehmerzylinder, umfassend mindestens eine wie vorstehend ausgebildete Dichtungsanordnung.
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Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels exemplarisch erläutert.
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Es zeigen:
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1: eine Schnittansicht durch eine Zylinder-Kolben-Anordnung mit einer erfindungsgemäß ausgebildeten Dichtungsanordnung;
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2: eine Schnittansicht eines Stützelementes und
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3: eine schematische perspektivische Ansicht des in Fig.2 gezeigten Stützelementes.
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Die in 1 dargestellte Dichtungsanordnung 10 ist in einem Zylindergehäuse 12, beispielsweise in einem Kupplungsgeberzylinder, angeordnet. Die Dichtungsanordnung 10 weist ein Dichtelement 14 auf, welche als ein Primärdichtelement zur Trennung eines Druckraumes einer Kolben-Zylinder-Anordnung von einem drucklosen Nachlauf eingesetzt ist. Das Dichtelement 14 weist einen dem Druckraum zugewandten und mit Druck beaufschlagten Dichtbereich auf. In dem Dichtbereich des Dichtelementes 14 ist radial innenseitig eine erste Dichtlippe 16 ausgebildet, welche einen Kolben 18 kontaktiert. Die erste Dichtlippe 16 ist eine dynamische Dichtung, welche gegen den bewegbar gelagerten Kolben 18 abdichtet. Radial außenseitig weist das Dichtelement 14 eine statische Dichtung 20 auf, welche an der Innenseite des Zylindergehäuses 12 anliegt. Auf der von dem Dichtbereich abgewandten Seite des Dichtelementes 14 weist das Dichtelement 14 einen Grundkörper und/oder Rückenbereich 22 auf. An dem Rückenbereich 22 ist axialer Richtung ein Stützelement 24 angeordnet, wobei das Stützelement 24 den Rückenbereich 22 kontaktiert. Das Stützelement 24 weist eine radial innen angeordnete, umlaufend ausgebildete erste Auskragung 26 auf, welche sich in axialer Richtung erstreckt. Radial außen liegend, im Wesentlichen parallel zu der ersten Auskragung 26 weist das Stützelement 24 eine zweite Auskragung 28 auf. Die erste Auskragung 26 weist in axialer Richtung eine größere Ausdehnung auf als die zweite Auskragung 28. Die erste Auskragung 26 und die zweite Auskragung 28 des Stützkörpers bilden eine U-förmige Nut aus, in welche der entsprechend ausgebildete Rückenbereich 22 des Dichtelementes 14 aufgenommen ist, wodurch der Rückenbereich 22 des Dichtelementes 14 in axialer Richtung und in radial nach innen und außen gerichteter Richtung abstützbar ist. Die radial innen angeordnete erste Abstützung 26 des Stützelementes 24 liegt dabei radial innenseitig an dem Kolben 18 an. Die erste Auskragung 26 überlappt den Rückenbereich 22 des Dichtelements 14 derart, dass die erste Auskragung 26 zumindest teilweise in radialer Richtung zwischen dem Rückenbereich 22 und dem Kolben 18 angeordnet ist. Dadurch kann vermieden werden, dass der Rückenbereich 22 des Dichtelementes 14 den Kolben 18 kontaktiert, wodurch Verschleiß, insbesondere in Form einer Spaltextrusion, vermieden werden kann. In axialer Richtung hinter dem Stützelement 24 ist eine Sekundärdichtung 30 zur Abdichtung des drucklosen Nachlaufraumes gegen die Umwelt angeordnet.
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Ein erfindungsgemäßes Stützelement 24 ist in 2 dargestellt. Das Stützelement 24 ist ringförmig ausgebildet. Radial innenseitig ist an dem Stützelement 24 die erste Auskragung 26 in Form einer ringförmig umlaufenden Lippe ausgebildet, welche sich im Wesentlichen in axialer Richtung erstreckt. Eine zweite Auskragung 28 ist radial außenseitig und im Wesentlichen parallel zu der ersten Auskragung 26 an dem Stützelement 24 angeordnet. Die erste Auskragung 26 weist dabei eine größere axiale Erstreckung auf als die zweite Auskragung 28.
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Wie in 2 dargestellt, ist das Stützelement 24 ringförmig ausgebildet. Außenseitig weist das Stützelement 24 noppenförmige Elemente zur Fixierung auf. Koaxial zu einem Kolben (nicht dargestellt) weist das Stützelement 24 stirnseitig eine erste Auskragung 26 und eine zweite Auskragung 28 auf, wobei die erste Auskragung 26 und die zweite Auskragung 28 im Wesentlichen parallel zueinander ausgebildet sind.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Dichtungsanordnung
- 12
- Zylindergehäuse
- 14
- Dichtelement
- 16
- erste Dichtlippe
- 18
- Kolben
- 20
- statische Dichtlippe
- 22
- Rückenbereich
- 24
- Stützelement
- 26
- erste Auskragung
- 28
- zweite Auskragung
- 30
- Sekundärdichtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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