DE19812041A1

DE19812041A1 - Dichtelement

Info

Publication number: DE19812041A1
Application number: DE19812041A
Authority: DE
Inventors: Otto Baumann; Ulrich Bohne
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1998-03-19
Filing date: 1998-03-19
Publication date: 1999-10-14
Also published as: GB2336187B; GB2336187A; GB9906413D0

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Dichtelement zur Abdichtung von zwei koaxialen, gegeneinander axialverschieblichen und/oder gegeneinander verdrehbaren Dichtflächen, insbesondere zur Abdichtung einer zylindrischen Kolbenfläche gegen eine Hohlzylinderfläche, mit einer inneren Dichtlippe und einer äußeren Dichtlippe und mit einem Mittel zur elastischen Verspannung wenigstens einer der Dichtlippen gegen wenigstens eine der Dichtflächen. DOLLAR A Es ist vorgesehen, daß das Mittel zur elastischen Verspannung wenigstens eine, im wesentlichen radial zwischen innerer Dichtlippe (14) und äußerer Dichtlippe (16) angeordnete Lamelle (2, 4, 6, 8, 10, 12) umfaßt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Dichtelement mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Merkmalen.

Stand der Technik

Es ist bekannt, gegeneinander verschiebliche und ver drehbare Flächen, beispielsweise Metallflächen, mit tels Dichtelementen gegen Druck- beziehungsweise Flüssigkeitsverlust und/oder gegen Eindringen von Schmutz abzudichten. So werden die Dichtflächen von Hydraulikzylindern und -kolben üblicherweise mittels Nutring- oder Dachringdichtungen oder -manschetten abgedichtet.

Bekannt sind weiterhin Wellendicht- beziehungsweise Simmerringe, die eine Dichtlippe und eine ringförmig geschlossene Zugfeder zur Anpressung der Dichtlippe gegen eine innere Dichtfläche zur Erzielung einer besseren Dichtwirkung aufweisen.

Bekannt ist weiterhin ein Dichtelement in Form eines handelsüblichen Wellendichtringes und einer ge schränkten Ring- beziehungsweise Spiralfeder, bei dem eine radiale Vorspannung einer inneren und einer äu ßeren Dichtlippe gegen sich gegenüberliegende Dicht flächen durch die Schränkung der Feder erzeugt wird.

Nachteilig an den bekannten Dichtelementen sind ent weder die mangelnde Dichtwirkung unter Einfluß eines hohen statischen Druckes auf die Dichtlippe oder die relativ aufwendige und damit kostspielige Bauweise der geschränkten Ringfeder.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Dichtelement, insbesondere zur Abdichtung eines Kolbens gegen einen Zylinder, mit den im Anspruch 1 genannten Merkmalen, insbesondere mit wenigstens zwei, im wesentlichen senkrecht oder leicht geneigt zwischen einer inneren und einer äuße ren Dichtlippe angeordneten Lamellen, weist den Vor teil einer hervorragenden Dichtwirkung, sowohl gegen Druckverlust als auch gegen einen Durchtritt von Ver unreinigungen, durch eine Vorspannwirkung durch eine einfache und effektive Verspannung zwischen innerer und äußerer Dichtlippe auf. Darüber hinaus sind der artige Dichtelemente durch Einformung der Lamellen, beispielsweise in ein Elastomer, oder durch einen Formprozeß unter Verwendung eines einheitlichen Mate rials für das Dichtelement und die Lamellen in weni gen Fertigungsschritten einfach und kostengünstig herzustellen.

Die Lamellen können bevorzugterweise einen planaren und dünnen Querschnitt aufweisen und in vorteilhafter Weise senkrecht zwischen den Dichtlippen angeordnet sein. Ihre Vorspannwirkung erzielen sie in diesem Fall durch leichtes Beulen beim Einbau des Dichtele mentes, infolge eines konstruktiv vorgesehenen Über maßes, gegenüber einem Abstand der abzudichtenden Dichtflächen. Bevorzugt sind jedoch auch plankonkave oder bikonkave Querschnitte, was den Lamellen eine erhöhte Steifigkeit verleiht. Dieser Fall ist beson ders vorteilhaft bei sehr engen Toleranzen zwischen den zu dichtenden Oberflächen, weil hier die Vorspan nung fast ausschließlich durch die elastischen Eigen schaften des Materials des Dichtelementes aufgebracht werden muß.

Das Dichtelement kann vorteilhaft aus elastomerem Ma terial gefertigt sein, die Lamellen beispielsweise aus einem elastischem Kunststoff oder aus einem Fe derstahlblech. Vorzugsweise jedoch sind die Lamellen aus dem selben Werkstoff wie das Dichtelement und mit diesem einstückig verbunden. Bevorzugt ist weiterhin, wenn wenigstens zwei axial beabstandete Reihen von Lamellen im Dichtelement eingeformt sind, wodurch eine gleichmäßige Dichtwirkung in beide Axialver schiebungsrichtungen der Dichtflächen, insbesondere eines Kolbens und eines Zylinders gegeneinander er zielbar ist. Eine Montage der Dichtelemente kann im Kolben und/oder im Zylinder erfolgen, vorzugsweise in einer Nut, so daß eine geringstmögliche Spaltweite zwischen Kolben und Zylinder erzielbar ist.

Ferner ist eine Verwendung als Wellendichtring bevor zugt, wobei eine Schränkung der Lamellen, abweichend von der Radialen, vorteilhaft ist. Dabei kann die Schränkung der Lamellen in vorteilhafter Weise abhän gig von einer Drehrichtung wenigstens einer der Dichtflächen die Dichtwirkung verbessern. Zudem läßt sich mit einer derartigen Schränkung der Lamellen in einfacher konstruktiver Weise eine Federcharakteri stik, das heißt eine Steifigkeit zwischen innerer und äußerer Dichtlippe beeinflussen.

Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung er geben sich aus den übrigen, in den Unteransprüchen genannten Merkmalen.

Zeichnungen

Die Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispie len anhand der zugehörigen Zeichnungen näher erläu tert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Draufsicht auf ein Dicht element;

Fig. 2a eine Schnittansicht auf ein Dichtelement in einer ersten Ausführungsform;

Fig. 2b eine Detailschnittansicht auf das Dichtele ment entsprechend Fig. 2a;

Fig. 2c eine Detailschnittansicht auf ein Dichtele ment in einer weiteren Ausführungsform;

Fig. 3a eine Detaildraufsicht auf ein Dichtelement mit radial angeordneten planen Lamellen;

Fig. 3b eine Detaildraufsicht auf ein Dichtelement mit radialen bikonkaven Lamellen;

Fig. 3c eine Detaildraufsicht auf ein Dichtelement mit geschränkten Lamellen;

Fig. 3d eine Detaildraufsicht auf ein Dichtelement mit gekrümmten Lamellen und

Fig. 3e eine weitere Detaildraufsicht auf ein Dichtelement mit variablem Lamellenquer schnitt.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Fig. 1 zeigt in einer schematischen Draufsicht ein Dichtelement 1 mit konzentrisch zueinander angeordne ten inneren und äußeren Dichtlippen 14 und 16, wie es beispielsweise zur Abdichtung eines Kolbens 18 gegen einen Zylinder 20 verwendet werden kann. Erkennbar sind eine Vielzahl gleichmäßig sternförmig angeordne ter flacher, scheibenförmiger Lamellen 2, die jeweils senkrecht zur inneren wie zur äußeren Dichtlippe 14 beziehungsweise 16 angeordnet sind. Diese Lamellen 2 sollen für eine Vorspannung der inneren und äußeren Dichtlippen gegen den Kolben 18 beziehungsweise gegen den Zylinder 20 sorgen.

Fig. 2a zeigt einen Längsschnitt des Dichtelementes 1 in einer ersten Ausführungsform mit den darin ein geformten Lamellen 2. Die flachen Lamellen 2 besitzen im gezeigten Ausführungsbeispiel eine trapezförmige Kontur, deren kurze Grundseite einer geschlossenen Seite des Dichtelementes 1 zugewandt ist. Ebenso mög lich sind jedoch auch andere Konturen, beispielsweise rechteckförmige oder halbrunde. Eine lange Grundseite des Trapezes ist einer offenen Seite des Dichtelemen tes 1 zugewandt, so daß im entspannten Zustand die innere Dichtlippe 14 gegen den Kolben 18 gedrückt wird und die äußere Dichtlippe 16 gegen den Zylinder 20. Beim Einlegen des Dichtelementes 1 werden die La mellen 2 jeweils leicht verformt beziehungsweise ge beult, so daß sie im eingebauten Zustand eine leichte Krümmung aufweisen. Durch die geschlossene und die offene Seite des Dichtelementes 1 besitzt dieses ei nen U-förmigen Ringquerschnitt.

Fig. 2b zeigt ein Detail B des Dichtelementes 1 ent sprechend der Schnittansicht in Fig. 2a, in dem er kennbar ist, wie die innere Dichtlippe 14 und die äu ßere Dichtlippe 16 im entspannten Zustand (nicht ein gebauten Zustand) radial nach innen beziehungsweise nach außen vorgespannt sind. Hierdurch kann für eine Anpressung an die Wände des Kolbens 18 und des Zylin ders 20 und damit für eine druckdichte Verbindung ge sorgt werden.

Fig. 2c zeigt in einem weiteren Detail B eine alter native Ausführungsform des Dichtelementes 1 mit zwei seitig beziehungsweise symmetrisch angeordneten tra pezförmigen Lamellen 12, die durch einen umlaufenden Ringsteg 24 zwischen der inneren Dichtlippe 14 mit der äußeren Dichtlippe 16 getrennt sind. Das Dicht element 1 ist zu beiden Seiten hin offen, weist somit eine H-förmige Kontur auf. Bedingt durch die trapez förmige Kontur der Lamellen 12 resultiert im ent spannten Zustand jeweils eine leicht V-förmige Kontur der inneren Dichtlippe 14 und der äußeren Dichtlippe 16, was im eingebauten Zustand für eine gleichmäßige Anpressung beider Kanten des Dichtelementes 1 an den Wänden des Kolbens 18 wie des Zylinders 20 sorgt. Hierdurch kann eine konstante Dichtwirkung sowohl ge gen Druckverlust als auch gegen Eindringen von Schmutz in beide Richtungen erzielt werden, das heißt insbesondere bei relativen Axialbewegungen des Kol bens 18 und des Zylinders 20.

Die Fig. 3a bis 3e zeigen in fünf Detailansichten A entsprechend Fig. 1 mehrere mögliche Ausführungs formen beziehungsweise Anordnungen von Lamellen 2, 4, 6, 8 und 10 im Dichtelement 1. Das Dichtelement 1 kann hierbei jeweils einseitig offen, entsprechend Fig. 2b, oder zweiseitig offen, entsprechend Fig. 2c, sein. Gleiche Teile wie in den vorangegangenen Figuren sind mit gleichen Bezugszeichen versehen und nicht nochmals erläutert. Die Lamellen können entwe der radial (Fig. 3a und 3b) oder geneigt (Fig. 3c), gekrümmt (Fig. 3d) oder anderweitig variabel (Fig. 3e) angeordnet sein.

Fig. 3a zeigt in einer ersten Detailansicht A ent sprechend Fig. 1 eine Draufsicht auf das Dichtele ment 1 mit radial zwischen innerer und äußerer Dicht lippe 14 beziehungsweise 16 angeordneten Lamellen 2, die an jeder Stelle eine gleichmäßige Dicke aufwei sen.

Fig. 3b zeigt in einer weiteren Detailansicht A ent sprechend Fig. 1 eine Draufsicht auf das Dichtele ment 1 mit ebenfalls radial zwischen innerer Dicht lippe 14 und äußerer Dichtlippe 16 angeordneten La mellen 4, die jedoch nicht plan und damit relativ biegeweich sind, sondern eine bikonkave Kontur auf weisen, was ihnen eine erheblich höhere Steifigkeit verleiht.

Eine derartige konkave oder bikonkave Kontur der La mellen 4 eignet sich somit besonders für eine Abdich tung mit minimalen Einbautoleranzen zwischen Kolben 18 und Zylinder 20, da die Lamellen nahezu keine Ver formung zulassen, sondern eine Anpassung an die Dichtoberflächen ausschließlich über eine Verformung beziehungsweise Kompression des leicht elastischen Materials des Dichtelementes erfolgen muß. Bei einer geeigneten Dimensionierung der konkaven Lamellen 4 kann ein derartiges Dichtelement 1 auch eine ähnliche Steifigkeit aufweisen wie ein Dichtelement mit planen Lamellen 2 (entsprechend Fig. 3a). Hierfür ist es zweckmäßig, die Dicke der Lamellen 4 an deren Rand entsprechend der gleichmäßigen Dicke der Lamellen 2 zu wählen.

Fig. 3c zeigt in einer weiteren Detailansicht A eine geschränkt angeordnete Lamelle 4, die nicht radial zwischen innerer Dichtlippe 14 und äußerer Dichtlippe 16 angeordnet ist, sondern schräg. Bei dieser An ordnung erfolgt eine Anpassung beziehungsweise Ein drückung im eingebauten Zustand nicht durch Beulen der Lamellen 4, sondern im wesentlichen durch eine weitere Verschränkung, das heißt durch Veränderung eines Verschränkungswinkels α zwischen innerer bezie hungsweise äußerer Dichtlippe 14, 16 und der Oberflä che der Lamellen 4.

Fig. 3d zeigt in einer weiteren Detailansicht A eine gekrümmt angeordnete Lamelle 8, die wiederum radial zwischen innerer Dichtlippe 14 und äußerer Dichtlippe 16 angeordnet ist. Die Kontur der Lamellen 8 weist hierbei einen S-förmigen Verlauf auf, was bei Verwen dung ausreichend dünner Lamellen 8 für eine sehr hohe Flexibilität und Elastizität sorgen kann. Die Anpas sung des Dichtelementes 1 an die Oberflächen von Kol ben 18 und Zylinder 20 erfolgt im eingebauten Zustand durch elastische Verformung der Lamellen 8.

Fig. 3e zeigt in einer weiteren Detailansicht A eine geschränkt angeordnete Lamelle 10, die entsprechend dem in Fig. 3b gezeigten Ausführungsbeispiel eben falls nicht radial zwischen innerer Dichtlippe 14 und äußerer Dichtlippe 16 angeordnet ist, sondern unter einem Schränkungswinkel β. Zusätzlich weisen die La mellen 10 einen bikonkaven Querschnitt auf, was dem Dichtelement 1 eine erhöhte Steifigkeit verleihen kann. Bei dieser Anordnung erfolgt eine Anpassung be ziehungsweise Eindrückung im eingebauten Zustand im wesentlichen durch eine elastische Umformung in Ver schränkungsrichtung der Lamellen 10 zwischen innerer und äußerer Dichtlippe 14, 16 und Oberfläche der La mellen 10, das heißt durch eine Veränderung des Ver schränkungswinkels 13.

Claims

1. Dichtelement zur Abdichtung von zwei koaxialen, gegeneinander axialverschieblichen und/oder gegenein ander verdrehbaren Dichtflächen, insbesondere zur Ab dichtung einer zylindrischen Kolbenfläche gegen eine Hohlzylinderfläche, mit einer inneren Dichtlippe und einer äußeren Dichtlippe und mit einem Mittel zur elastischen Verspannung wenigstens einer der Dicht lippen gegen wenigstens eine der Dichtflächen, da durch gekennzeichnet, daß das Mittel zur elastischen Verspannung wenigstens eine, im wesentlichen radial zwischen innerer Dichtlippe (14) und äußerer Dicht lippe (16) angeordnete Lamelle (2, 4, 6, 8, 10, 12) umfaßt.

2. Dichtelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß das Mittel wenigstens zwei, in Umfangsrich tung beabstandet zueinander angeordnete Lamellen (2, 4, 6, 8, 10, 12) umfaßt.

3. Dichtelement nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß die Lamellen (2, 4, 6, 8, 10, 12) in Umfangsrichtung symmetrisch angeord net sind.

4. Dichtelement nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß die Lamellen (2, 4, 6, 8, 10, 12) im Dichtelement (1) eingeformt sind.

5. Dichtelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da durch gekennzeichnet, daß die Lamellen (2, 4, 6, 8, 10, 12) mit dem Dichtelement (1) einstückig ausge führt sind.

6. Dichtelement nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Lamellen (2, 4, 6, 8, 10, 12) eine trapezförmige Kontur mit geringer Dic kenausdehnung aufweisen.

7. Dichtelement nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Lamellen (2, 4, 6, 8, 10, 12) eine rechteckförmige oder eine halbkreisför mige Kontur mit geringer Dickenausdehnung aufweisen.

8. Dichtelement nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtelement (1) ei nen rechteckigen Ringquerschnitt mit einseitig offe ner Ringfläche (17) aufweist.

9. Dichtelement nach Anspruch 8, dadurch gekennzeich net, daß die innere Dichtlippe (14) und die äußere Dichtlippe (16) durch eine zu diesen senkrecht ste hende geschlossene Ringfläche (15) verbunden sind.

10. Dichtelement nach Anspruch 9, dadurch gekenn zeichnet, daß die innere Dichtlippe (14) und die äu ßere Dichtlippe (16) durch einen mittig und senkrecht zwischen diesen angeordneten Steg (24) verbunden sind.

11. Dichtelement nach Anspruch 10, dadurch gekenn zeichnet, daß im Dichtelement (1) jeweils zwei Reihen von sich mit ihren schmalen Stirnseiten gegenüberste henden und durch den Steg (24) getrennten Lamellen (12) eingeformt sind.

12. Dichtelement nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lamellen (2) einen planen und gleichmäßig dünnen Querschnitt auf weisen.

13. Dichtelement nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Lamellen (4) einen plankonkaven Querschnitt aufweisen.

14. Dichtelement nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Lamellen (4) einen bikonkaven Querschnitt aufweisen.

15. Dichtelement nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Lamellen (6) jeweils eine um einen Schränkungswinkel (α, β) zur Radialen (30) geneigte Einbaulage aufweisen.

16. Dichtelement nach Anspruch 15, dadurch gekenn zeichnet, daß die Lamellen (10) einen plankonkaven Querschnitt aufweisen.

17. Dichtelement nach Anspruch 15, dadurch gekenn zeichnet, daß die Lamellen (10) einen bikonkaven Querschnitt aufweisen.

18. Dichtelement nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Lamellen (8) eine S-förmig gekrümmte Oberfläche aufweisen.

19. Dichtelement nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtelement (1) aus einem elastomeren Kunststoff besteht.

20. Dichtelement nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lamellen (2, 4, 6, 8, 10, 12) aus einem Kunststoff bestehen.

21. Dichtelement nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lamellen (2, 4, 6, 8, 10, 12) und das Dichtelement (1) aus dem gleichen Kunststoff bestehen.

22. Dichtelement nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lamellen (2, 4, 6, 8, 10, 12) aus einem faserverstärkten Kunst stoff bestehen.

23. Dichtelement nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Lamellen (2, 4, 6, 8, 10, 12) aus Metall bestehen.

24. Dichtelement nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Lamellen (2, 4, 6, 8, 10, 12) aus einem Federstahlblech bestehen.