DE10356813A1

DE10356813A1 - Sliding seal arrangement for a piston-and-cylinder unit comprises an annular groove whose bottom is provided with a roughly semicircular recess with a radius corresponding to the radius of the O-ring

Info

Publication number: DE10356813A1
Application number: DE2003156813
Authority: DE
Inventors: Jochen Ammann
Original assignee: ZF Transmission Technologies LLC
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2003-12-05
Filing date: 2003-12-05
Publication date: 2005-07-07

Abstract

The sliding seal arrangement (4) for a piston-and-cylinder unit (1, 5) comprises an annular groove (2) whose bottom is provided with a roughly semicircular recess (3) with a radius corresponding to the radius of the O-ring (6).

Description

Die Erfindung betrifft eine Gleitdichtung einer Kolben/Zylinder-Einheit, insbesondere einer Druckservoeinheit nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 – bekannt durch die DE-A 198 57 710.The The invention relates to a sliding seal of a piston / cylinder unit, in particular a pressure servo unit according to the preamble of claim 1 - known by DE-A 198 57 710.

Bekannte Kolben/Zylinder-Einheiten, bei welchen ein Kolben in einem Zylinder in axialer Richtung gleitet, weisen eine Gleitdichtung auf, die am Umfang des Kolbens in einer Ringnut angeordnet ist. Diese Dichtung muss einerseits einen gewissen Anpressdruck zur Erzielung der erforderlichen Dichtheit erzeugen, andererseits soll dadurch keine zu hohe Gleitreibung entstehen, welche den Wirkungsgrad der Kolben/Zylinder-Einheit verschlechtert. Man verwendet daher für diese Zwecke zweiteilige Dichtungen, welche einerseits aus einem gummielastischen Ring, einem so genannten O-Ring, und andererseits einem Gleitring aus einem PTFE-Werkstoff bestehen. Der PTFE-Werkstoff hat sehr gute Gleiteigenschaften (niedriger Gleit- und Haftreibungswert), andererseits ist dieser Werkstoff nicht elastisch. Der O-Ring ist daher auf dem Nutgrund der Ringnut, und der PTFE-Ring ist zwischen Zylinder und O-Ring angeordnet, der auf der Zylinderwand gleitet. Der O-Ring sorgt infolge seiner Verformung für die notwendige Anpresskraft. Eine derartige zweiteilige Gleitdichtung wurde für einen Druckservo eines stufenlosen Getriebes durch die eingangs genannte DE-A 198 57 710 bekannt. Der äußere Gleitring ist dabei so ausgebildet, dass er den äußeren Teil des O-Ringes formschlüssig umfasst und dadurch eine gewisse axiale Fixierung erhält. Der O-Ring dagegen ist selbst nicht geführt oder fixiert, kann also in der Ringnut, in welcher er mit axialem Spiel angeordnet ist, wandern. Dies hat den Nachteil, dass der Gleitring in radialer Richtung links und rechts verschleißt.Known Piston / cylinder units in which a piston in a cylinder slides in the axial direction, have a sliding seal, the is arranged on the circumference of the piston in an annular groove. This seal on the one hand has a certain contact pressure to achieve the required On the other hand, it should not cause excessive sliding friction arise, which deteriorates the efficiency of the piston / cylinder unit. One therefore uses for These purposes two-part seals, which on the one hand from a rubber-elastic ring, a so-called O-ring, and on the other hand a Slide ring made of a PTFE material. The PTFE material has a lot good sliding properties (low sliding and static friction value), On the other hand, this material is not elastic. The O-ring is Therefore, on the groove bottom of the annular groove, and the PTFE ring is between Cylinder and O-ring arranged, which slides on the cylinder wall. The O-ring causes as a result its deformation for the necessary contact pressure. Such a two-part sliding seal was for a pressure servo of a continuously variable transmission through the beginning DE-A 198 57 710 known. The outer seal ring is like this trained that he is the outer part of the O-ring form-fitting includes and thereby receives a certain axial fixation. Of the O-ring, however, is not guided or fixed, so it can in the annular groove in which it is arranged with axial play, hike. This has the disadvantage that the sliding ring in the radial direction wears left and right.

Eine ähnliche Gleitdichtung wurde durch die DE-C 39 40 005 bekannt: dort wird eine Kolbenstange abgedichtet, wobei eine Ringnut in der Wand einer Bohrung oder einer Zylinderwand angeordnet ist. Die Dichtung ist ebenfalls zweiteilig und weist einen auf der Kolbenstange gleitenden Abstreifring aus PTFE auf, während auf dem Notgrund ein O-Ring aus einem gummielastischen Werkstoff angeordnet ist, der die erforderliche Anpressung für den Abstreifring bringt. Auch hier wandert der O-Ring in der Ringnut in axialer Richtung, was zu einer ungleichmäßigen Abnutzung des Abstreifringes führt.A similar Sliding seal was known from DE-C 39 40 005: there is a piston rod sealed, wherein an annular groove in the wall of a bore or a cylinder wall is arranged. The seal is also two-piece and has a sliding on the piston rod scraper made of PTFE on while on the emergency ground an O-ring made of a rubber-elastic material is arranged, which brings the required contact pressure for the scraper ring. Again, the O-ring moves in the annular groove in the axial direction, resulting in uneven wear of the scraper ring leads.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Gleitdichtung der eingangs genannten Art im Hinblick auf ihre Verschleißeigenschaften zu verbessern, ohne dass sich die Dichtwirkung verschlechtert.It Object of the present invention, a sliding seal of the above with regard to their wear properties, without the sealing effect deteriorating.

Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den Merkmalen des Patentanspruches 1. Erfindungsgemäß ist im Notgrund der Ringnut ein etwa halbkreisförmiger Einstich vorgesehen, in welchem der O-Ring geführt ist. Auf dem O-Ring sitzt wie bisher der Gleitring, welcher durch den O-Ring an die Zylinderwand gedrückt wird. Durch die Führung des O-Ringes im Notgrund erreicht man den Vorteil, dass der O-Ring axial nicht mehr wandert und dass der Verschleiß des äußeren Gleitringes verringert wird. Die Anpressung des Gleitringes wird durch den stabilisierten O-Ring gleichmäßiger, wodurch die Abnutzung langsamer erfolgt. Die Tiefe des Einstiches entspricht etwa dem Radius des O-Ringes, d. h. der O-Ring ist etwa mit seiner unteren Hälfte in dem Einstich geführt. Die Herstellung des Einstiches ist relativ einfach – sie kann durch Eindrehen mit einem Formmeißel, auch gleichzeitig mit der Herstellung der Ringnut, erfolgen. Insofern ergibt sich hier der Vorteil, dass keine zusätzlichen Kosten entstehen. Abweichungen von der Halbkreisform sind möglich, soweit die axiale Führung des O-Ringes sichergestellt ist. Dabei kann auch ein gewisses Übermaß der Halbkreisform für die Verformung des O-Ringes in axialer Richtung infolge radialer Anpressung vorteilhaft sein. Darüber hinaus kann die Erfindung auch auf zylinder- oder kolbenähnliche Teile mit gleicher Funktion angewendet werden, d. h. auf zylindrische Bauteile, die gleitend in zylindrischen Bohrungen aufgenommen sind. Dabei kann die erfindungsgemäße Ringnut auch in die Wand der Bohrung eingearbeitet sein und die Dichtung aufnehmen, während das zylindrische Bauteil, z. B. eine Kolbenstange glatt bleibt. Insofern sind die Begriffe Kolben und Zylinder extensiv auszulegen und gegeneinander austauschbar.The solution This object is apparent from the features of claim 1. According to the invention is in Notgrund the annular groove provided an approximately semicircular recess, in which the O-ring is guided is. On the O-ring sits as before the slip ring, which through the O-ring is pressed against the cylinder wall. By the leadership of the O-ring in an emergency, one achieves the advantage that the O-ring is not axially migrates more and that reduces the wear of the outer seal ring becomes. The contact pressure of the slip ring is stabilized by the O-ring more uniform, thus the wear is slower. The depth of the puncture corresponds about the radius of the O-ring, d. H. The O-ring is guided approximately with its lower half in the puncture. The Making the puncture is relatively easy - it can be done by screwing with a forming chisel, also at the same time as the production of the annular groove. insofar this results in the advantage that no additional costs arise. Deviations from the semicircular shape are possible, as far as the axial guidance of the O-ringes is ensured. It can also be a certain excess of the semicircular shape for the Deformation of the O-ring in the axial direction due to radial contact pressure be beneficial. About that In addition, the invention can also be applied to cylinder or piston-like Parts with the same function are used, d. H. on cylindrical Components slidably received in cylindrical bores. In this case, the annular groove according to the invention also be incorporated into the wall of the bore and receive the seal, while the cylindrical component, for. B. a piston rod remains smooth. In this respect, the terms piston and cylinder are to be interpreted extensively and interchangeable.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben. Es zeigenOne embodiment The invention is illustrated in the drawing and will be described below described in more detail. Show it

1 einen Querschnitt der erfindungsgemäßen Ringnut und 2 eine Kolben/Zylinder-Einheit mit montierter Dichtung. 1 a cross section of the annular groove according to the invention and 2 a piston / cylinder unit with mounted seal.

1 zeigt einen Eckausschnitt eines Kolbens 1 im Schnitt mit erfindungsgemäßer Ringnut 2. Der Kolben 1 weist eine Mantelfläche 1a mit dem Durchmesser d2 und eine Stirnfläche 1b mit dem Durchmesser d1 auf. Die Ringnut 2 weist zwei axial beabstandete Seitenwände 2a, 2b sowie als Nutgrund zwei Zylinderflächen 2c, 2d auf, zwischen welchen ein Einstich 3 mit einem halbkreisförmigen Querschnitt und dem Radius R angeordnet ist. Der Radius R entspricht dem eines hier nicht dargestellten O-Ringes. Der Mittelpunkt des Halbkreises mit dem Radius R liegt somit auf der Höhe der beiden Zylinderflächen 2c, 2d. Der Durchmesser d1 der Stirnfläche 1b bzw. der Seitenwand 2a ist kleiner als der Durchmesser d2 der Seitenwand 2b bzw. der Mantelfläche 1a – dies hat vor allem Montagegründe, wie sich aus 2 ergibt. 1 shows a corner cutout of a piston 1 in section with inventive annular groove 2 , The piston 1 has a lateral surface 1a with the diameter d2 and an end face 1b with the diameter d1 on. The ring groove 2 has two axially spaced sidewalls 2a . 2 B and as a groove base two cylindrical surfaces 2c . 2d on, between which a puncture 3 is arranged with a semicircular cross-section and the radius R. The radius R corresponds to that of an O-ring, not shown here. The center of the semicircle with the radius R is thus at the height of the two cylindrical surfaces 2c . 2d , The diameter d1 of the end face 1b or the side wall 2a is smaller than that Diameter d2 of the sidewall 2 B or the lateral surface 1a - this has mainly mounting reasons, as is apparent 2 results.

2 zeigt den Kolben 1 mit erfindungsgemäßer Ringnut 2, 3 und montierter Dichtung 4, eingesetzt in einen teilweise dargestellten Zylinder 5. Die Dichtung 4 besteht aus zwei Teilen, nämlich dem O-Ring 6 aus einem gummielastischen Werkstoff, auch Rundschnurring genannt, sowie einem nicht elastischen, formbeständigen Gleitring 7 aus einem PTFE-Werkstoff. Der O-Ring 6 weist einen Durchmesser von 2R auf, wobei R der radialen Tiefe des Einstiches 3 entspricht. Der O-Ring 6 liegt also mit seiner unteren Hälfte an der Wandung des Einstiches 3 an und ist somit in axialer Richtung geführt. Der Zylinder 5 weist eine Zylinderwand 5a auf, an welcher der Gleitring 7 mit seiner Außenfläche bzw. Gleitfläche anliegt, während er mit seiner radial innen liegenden Fläche auf dem O-Ring 6 aufliegt und von diesem aufgrund dessen Verformung gegen die Zylinderwand 5a gedrückt wird. In axialer Richtung füllt der Gleitring 7 im Wesentlichen die Breite b der Ringnut 2 aus, d. h. er liegt stirnseitig – mit etwas Spiel – an der Seitenwand 2a und der Seitenwand 2b an. Aus der zeichnerischen Darstellung erkennt man, dass der O-Ring 6 axial fixiert ist und mittig, d. h. symmetrisch von innen nach radial außen auf den Gleitring 7 drückt, sodass dieser gleichmäßig an die Zylinderwand 5a angepresst wird, was im Wesentlichen auch bei einer Relativbewegung zwischen Kolben 1 und Zylinder 5 beibehalten wird. Insofern ist mit einer gleichmäßigen Abnutzung zu rechnen. Wie bereits erwähnt, ist der Durchmesser d1 kleiner als der Durchmesser d2, wobei d1 geringfügig größer als der Innendurchmesser des Gleitrings 7 ist. Damit kann der Gleitring 7 von der Stirnfläche 1b her (mit leichter Aufweitung) über die vordere Seitenwand 2a (vgl. 1) mit dem Durchmesser d1 geschoben werden. 2 shows the piston 1 with inventive annular groove 2 . 3 and mounted seal 4 used in a partially illustrated cylinder 5 , The seal 4 consists of two parts, namely the O-ring 6 Made of a rubber-elastic material, also called O-ring, and a non-elastic, dimensionally stable seal ring 7 made of a PTFE material. The O-ring 6 has a diameter of 2R, where R is the radial depth of the groove 3 equivalent. The O-ring 6 So lies with its lower half on the wall of the puncture 3 and is thus guided in the axial direction. The cylinder 5 has a cylinder wall 5a on, on which the slip ring 7 with its outer surface or sliding surface, while it lies with its radially inner surface on the O-ring 6 rests and of this due to its deformation against the cylinder wall 5a is pressed. In the axial direction, the slip ring fills 7 essentially the width b of the annular groove 2 out, ie it lies on the front side - with some play - on the side wall 2a and the side wall 2 B at. From the graphic representation you can see that the O-ring 6 is axially fixed and centrally, ie symmetrically from the inside to the outside radially on the slide ring 7 press so that it evenly against the cylinder wall 5a is pressed, which is essentially in a relative movement between pistons 1 and cylinders 5 is maintained. In this respect, it is to be expected with a uniform wear. As already mentioned, the diameter d1 is smaller than the diameter d2, where d1 is slightly larger than the inner diameter of the sliding ring 7 is. This allows the slip ring 7 from the frontal area 1b (slightly widening) over the front side wall 2a (see. 1 ) are pushed with the diameter d1.

Die erfindungsgemäße Dichtung mit Einstich für den O-Ring kann bevorzugt für Druckservo's von stufenlosen Getrieben (Kegelscheiben-Umschlingungs-getrieben) eingesetzt werden.The inventive seal with puncture for The O-ring may be preferred for Pressure servo's of stepless Driven (conical-pulley-driven) are used.

11: Kolbenpiston
1a1a: Mantelflächelateral surface
1b1b: Stirnflächeface
22: Ringnutring groove
2a2a: Seitenwand, linksSide wall, Left
2b2 B: Seitenwand, rechtsSide wall, right
2c2c: Nutgrund, linksgroove base, Left
2d2d: Nutgrund, rechtsgroove base, right
33: Einstichpuncture
44: Dichtungpoetry
55: Zylindercylinder
5a5a: Zylinderwandcylinder wall
66: O-RingO-ring
77: Gleitringsliding ring

Claims

Sliding seal of a piston / cylinder unit ( 1 . 5 ), in particular a pressure servo unit, wherein pistons ( 1 ) and cylinders ( 5 ) are movable relative to each other in the axial direction, wherein the piston ( 1 ) one the sliding seal ( 4 ) receiving annular groove ( 2 ) with a groove base and side walls ( 2a . 2 B ) and the cylinder ( 5 ) a cylinder wall ( 5a ) and wherein the sliding seal ( 4 ) made of a groove-mounted rubber-elastic O-ring ( 6 ) and one between the cylinder wall ( 5a ) and O-ring ( 6 ) arranged sliding ring ( 7 ) consists of a PTFE material, characterized in that the groove bottom ( 2c . 2d ) an approximately semicircular recess ( 3 ) having a radius R approximately equal to the radius of the O-ring ( 6 ) and that the O-ring ( 6 ) in the puncture ( 3 ) is held.

Sliding seal according to claim 1, characterized in that the groove bottom ( 2c . 2d ) on both sides of the puncture ( 3 ) to the side walls ( 2a . 2 B ) is formed substantially cylindrical.

Sliding seal according to claim 1 or 2, characterized in that the puncture ( 3 ) in the middle of the annular groove ( 2 ) is arranged.

Sliding seal according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the puncture ( 3 ) and / or the annular groove ( 2 ) can be produced by screwing in with a forming chisel.