DE2817885A1

DE2817885A1 - Dichtungselement

Info

Publication number: DE2817885A1
Application number: DE19782817885
Authority: DE
Inventors: Takashi Fujii; Jiro Kizaki
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd; Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp; Aisin Corp
Priority date: 1977-04-25
Filing date: 1978-04-24
Publication date: 1978-11-02
Also published as: GB1582418A; JPS53132669A; DE2817885C2; JPS5736182B2; US4174786A

Description

T.EDTKE - BüHLING - K₁HHE

Dipl.-Chem. G. Bühling Dipl.-lng. R. Kinne ~ 4 - Dipl.-lng. P. Grupe

2R17885 Bavariaring 4, Postfach 20 24

** 8000 München 2

Tel.: (0 89) 53 96 53 Telex: 5-24845 tipat cable: Germaniapatent München 24. April 1978 B 8879/case AS-81 AISIN SEIKI KABUSHIKI KAISHA

Kariya-shi, Japan

TOYOTA JIDOSHA KOGYO KABUSHIKI KAISHA Toyota-shi, Japan

Dichtungselement Beschreibung

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf ein Dichtungselement, das zwischen zwei Elementen angeordnet ist, um zwischen diesen für fluiddichte Verbindung zu sorgen, und insbesondere auf ein Dichtungselement für eine fluiddichte Verbindung zwisehen einem Behälter aus Kunststoff und einem Zylindergehäuse aus Metall. Ferner bezieht sich die Erfindung auf eine Verbindungseinrichtung unter Verwendung eines solchen Dichtungselementes .

Zur Verringerung des Gewichtes einer Hauptbremszylinderbaugruppe wird in jüngerer Zeit der zu dieser gehörende Behälter aus Kunststoff hergestellt.- Da jedoch das Zylindergehäuse aus Funktionsgründen aus Metall, beispielsweise Gußeisen oder Aluminiumguß, hergestellt werden muß, müssen zur Bildung der Hauptbremszylinderbaugruppe zwei Elemente mit unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten miteinander verbunden werden. Aufgrund der Unterschiede der Wärmeausdehnungskoeffizienten ist es schwierig, die Verbindung zwischen dem Behälter und dem Zylindergehäuse fluiddicht zu halten. Wenn die Temperatur in der Umgebung des HauptbremsZylinders ansteigt,

Dresdner Bank (München) Kto. 3939 844 Postscheck (München) Kto. 670-43-804

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dehnt sich der Behälter aus Kunststoff, der einen verhältnismäßig hohen Wärmeausdehnungskoeffizienten hat, stärker aus als das Zylindergehäuse aus Metall, das einen verhältnismäßig niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten hat, was zu einer Verformung der Verbindungsabschnitte des Behälters und des Zylindergehäuses selbst dann führt, wenn sie beim Zusammenbau einwandfrei miteinander verbunden worden sind.

Es ist bereits bekannt (GB-PS 1 096 007), diese Schwierigkeit dadurch zu beheben, daß ein augenringartiges Dichtungselement zwischen dem Behälter aus Kunststoff und dem Zylindergehäuse angeordnet wird, damit dieses Dichtungselenent die über mäßige Ausdehnung aufnehmen kann. Dabei ist jedoch zu beachten, daß ein solches elastisches Dichtungselement, das beispielsweise aus Gummi oder elastischem Kunststoff besteht, ebenfalls einen hohen Wärmeausdehrmnaskoeffizienten hat, und daß dann, wenn das augenringartige Dichtungselement mit seiner gesamten Außenfläche und/oder Innenfläche in dichtender Anlage am Verbindungsabschnitt des Behälters und des Zylindergehäuses anliegt, starke Wärmespannungen am Verbindungsabschnitt erzeugt werden, so daß sowohl der Behälter aus Kunststoff als auch das Dichtungselement verformt werden, was die Dichtwirkung dazwischen entscheidend beeinträchtigen kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Dichtungselement zum Dichten und Verbinden von zwei Elementen mit unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten zu schaffen. Insbesondere soll ein Dichtungselement geschaffen werden, das zur Herstellung einer fluiddichten Verbindung zwischen einem Behälter aus Kunststoff und einem Zylindergehäuse aus Metall geeignet ist. Dieses Dichtungselement soll hohe Zuverlässigkeit und hohe Lebensdauer haben.

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Die genannte Aufgabe wird durch das Dichtungselement und die Verbindungseinrichtung gelöst, wie sie in den Patentansprüchen gekennzeichnet sind.

Das erfindungsgemäße Dichtungselement zum fluiddichten Verbinden von zwei Elementen mit unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten umfaßt zwei Endabschnitte, die in dichtenter Berührung mit den jeweiligen Elementen stehen und dadurch die Dichtwirkung hervorrufen, wogegen der Mittelabschnitt des Dichtungsabschnittes normalerweise Abstand von den entsprechenden Verbindungsabschnitten der zwei Elemente hat, so daß die Wärmespannungen verringert sind, die auftreten, wenn das Dichtungselement und der Behälter aus Kunststoff sich bei
einem Anstieg der Umgebungstemperatur ausdehnen.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen. Es zeigen:

Figur 1 eine ausschnittsweise Ansicht einer Hauptbremszylinderbaugruppe mit erfindungsgemäßen Dichtungselementen, teilweise im Schnitt; und
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Figur 2 eine vergrößerte, ausschnittsweise Darstellung der Einzelheit II in Figur 1.

Das in den Figuren dargestellte Anwendungsbeispiel umfaßt
einen als Tandembremszylinder ausgebildeten Hauptbremszylinder 10, der ganz allgemein ein Reservoir bzw. einen Behälter 11 aus Kunststoff, beispielsweise Nylon oder Polypropylen,
und ein Zylindergehäuse 12 aus Metall, beispielsweise Gußeisen oder Aluminiumguß, umfaßt.
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Der Behälter 11 umfaßt einen vorderen Kammerabschnitt (links in Figur 1) und einen hinteren Kammerabschnitt und ist mittels einer lösbaren Kappe 11a verschlossen. Bei der dargestellten Ausführungsform befindet sich keine Trennwand zwischen den beiden Kammerabschnitten, so daß sie miteinander in Verbindung stehen. Sowohl dem vorderen als auch dem hinteren Kammerabschnitt ist jeweils ein nach unten ragender, zylindrischer Ansatz 18 bzw. 19 am gemeinsamen Boden 17 des Behälters 11 zugeordnet. Die beiden nach unten ragenden Ansätze 18 und 19 dienen als Befestigungsmittel zum Anbringen des Behälters 11 am Zylindergehäuse 12. In ähnlicher Weise sind am Zylindergehäuse 12 zwei nach oben verlaufende, zylindrische Ansätze 22 und 23 ausgebildet, die die nach unten ragenden Ansätze 18 und 19 aufnehmen können, wobei jeweils ein als Dichtungsring 24 bzw. 25 aus Gummi ausgebildetes Dichtungselement zwischen zwei ineinander gesteckten Ansätzen sitzt.

Am vorderen und am hinteren Ende des Behälters 11 ist jeweils ein Flansch 13 bzw. 14 angeformt, der zur Befestigung des Behälters 11 am Zylindergehäuse 12 mit Hilfe einer Schraube 15. bzw. 16 dient.

Die im Behälter 11 enthaltene Bremsflüssigkeit wird den nicht dargestellten Druckkammern im Zylindergehäuse 12 durch das Innere der nach unten verlaufenden Ansätze 18 und 19 und der nach oben verlaufenden Ansätze 22 und 23 zugeführt.

Die Ausbildung der Befestigungs- und Verbindungsmittel zwischen dem Behälter 11 und dem Zylindergehäuse 12 wird im folgenden unter Bezugnahme auf Figur 2 ausführlicher erläutert. Die Befestigungs- und Verbindungsmittel am in Figur 1 linken Behälterabschnitt bilden zusammen eine Verbindungs-

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einrichtung 20. Der Dichtungsring 24 ist zwischen dem Ansatz 18 des Behälters 11 und dem Ansatz 22 des Zylindergehäuses 12 so angeordnet, daß er für fluiddichte Verbindung zwischen diesen beiden Ansätzen sorgt. Der Dichtungsring 24 umfaßt einen dicken unteren Endabschnitt 27, einen dünnen Mittelabschnitt 28, der einstückig mit dem dicken unteren Endabschnitt 27 ausgebildet ist und in diesen übergeht, sowie einen dicken oberen Endabschnitt 29, der einstückig mit dem dünnen Mittelabschnitt 28 ausgebildet ist und in diesen übergeht. Die Innenseite des dicken unteren Endabschnitts 27 liegt dichtend an der Außenseite des nach unten verlaufenden Ansatzes 18 an, während die Außenseite des dicken unteren Endabschnitts 27 dichtend an der Innenseite des nach oben verlaufenden Ansatzes 22 anliegt, so daß das Bremsfluid im Behälter 11 und im Zylindergehäuse 12 nicht austreten kann. Der dicke untere Endabschnitt 27 des Dichtungsringes 24 weist ferner an seinem untersten Ende eine Ringnut 26 auf. Der dicke obere Endabschnitt 29 erstreckt sich radial nach außen und liegt dichtend an der Unterseite des Bodens 17 des Behälters 11 sowie der Oberseite des nach oben verlaufenden Ansatzes 22 des Zylindergehäuses 12 an und verhindert dadurch das Eindringen von Fremdkörpern, beispielsweise Staub, und Flüssigkeiten, beispielsweise Wasser. Auch der dicke obere Endabschnitt 29 ist an seinem äußersten Ende mit einer Ringnut 30 versehen.

Der dünne Mittelabschnitt 28 des Dichtungsringes 24 ist zwischen der Außenseite des nach unten verlaufenden Ansatzes 18 und der Innenseite des nach oben verlaufenden Ansatzes 22 so angeordnet, daß jeweils ein Zwischenraum zwischen dem Mittelabschnitt 28 und dem Ansatz besteht. Zwischen der Innenseite des dünnen Mittelabschnitts 28 und der Außenseite des nach unten verlaufenden Ansatzes 18 besteht der Zwischenraum A, und zwischen der Außenseite des Mittelabschnitts 28

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und der Innenseite des nach oben verlaufenden Ansatzes 22 besteht der Zwischenraum B.
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Wenn die vorstehend beschriebene Verbindungseinrichtung im zusammengebauten Zustand auf sehr hohe Temperatur erwärmt wird, dehnt sich jedes Element, d.h. der Behälter 11, der Dichtungsring 24 und das Zylindergehäuse 22, unabhängig aus.

Da der untere Endabschnitt 27 und der obere Endabschnitt 29 des Dichtungsringes 27 in dichtender Anlage am Behälter 11 und Zylindergehäuse 12 stehen, wird allerdings an den entsprechenden Berührungsstellen eine unabhängige Bewegung der drei Elemente verhindert, so daß aufgrund unterschiedlicher Wärmeausdehnung Wärmespannungen entstehen.

Da jedoch der dünne Mittelabschnitt 28 des Dichtungsringes 24 und die entsprechenden Abschnitte der Ansätze 18 und 22 des Behälters 11 bzw. Zylindergehäuses 12 durch die Zwischenräume A und B voneinander getrennt sind, kann im Bereich der Zwischenräume eine unbehinderte Ausdehnung erfolgen, ohne daß Wärmespannungen erzeugt werden.

Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen können somit die auf den Behälter aus Kunststoff aufgebrachten Gesamtspannungen so verringert werden, daß der Behälter aus Kunststoff auch dann, wenn er einen hohen Wärmeausdehnungskoeffizienten hat, nicht verformt wird. Ferner führt die vorstehend beschriebene Ausbildung dazu, daß mit lediglich einem zweckmäßig ausgebildeten Dichtungsring eine vollständig fluiddichte Verbindung zwischen dem Behälter und dem Zylindergehäuse bestehen bleibt.

Die Dichtwirkung wird entscheidend durch die Elastizität der

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Ringnuten 26 und 30 an beiden Enden des Dichtungsringes gefördert. Auf der Außenseite und gegebenenfalls auf der Innenseite des dicken unteren Endabschnitts 27 des Dichtungsringes 24 sind vorzugsweise mehrere umlaufende Vorsprünge 27a ausgebildet, so daß die Kontaktfläche zwischen dem Dichtungsring 24 und den entsprechenden Abschnitten des Behälters 11 und des Zylindergehäuses 12 verringert ist.

Obwohl beim vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel zwei Zwischenräume A und B dargestellt sind, kann ausreichende Dichtwirkung auch dann erreicht werden, wenn einer der Zwischenräume weggelassen wird. Am oberen Ende des nach oben verlaufenden Ansatzes 22 ist vorzugsweise eine Ringschulter 22a ausgebildet, die in Eingriff mit dem dicken unteren Endabschnitt 27 des Dichtungsringes 24 steht, so daß der Dichtungsring 24 nicht durch den Fluiddruck im Hauptbremszylinder beim Bremsen herausgedrückt werden kann.

Dem in Figur 1 rechten Abschnitt des Behälters ist eine Verbindungseinrichtung 21 zugeordnet, die den Dichtungsring 25 umfaßt. Diese Verbindungseinrichtung 21 sowie der Dichtungsring 25 sind entsprechend der Verbindungseinrichtung 20 bzw. dem Dichtungsring 24 ausgebildet, so daß sich eine erneute Beschreibung erübrigt.

Das erfindungsgemäße Dichtungselement eignet sich besonders zur fluiddichten Verbindung eines Behälters aus Kunststoff und eines Zylindergehäuses aus Metall, die unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten haben. Das Dichtungselement umfaßt einen Endabschnitt, der in dichtender Anlage an den Verbindungabschnitten des Behälters und des Zylindergehäuses steht, einen Mittelabschnitt, der einstückig mit dem Endabschnitt ausgebildet ist und in diesen übergeht und der

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normalerweise Abstand zum einen oder anderen oder zu beiden Verbindungsabschnitten des Behälters und des Zylindergehäuses hat, sowie einen anderen Endabschnitt, der einstückig mit dem Mittelabschnitt ausgebildet ist und in diesen übergeht und der in dichtender Anlage an den beiden Verbindungsabschnitten des Behälters und des Zylindergehäuses steht, wobei der Mittelabschnitt des Dichtungselementes und die entsprechenden Verbindungsabschnitte des Behälters und Zylinders selbst dann nicht durchWärmespannungen beeinflußt werden, wenn die Umgebungstemperatur ansteigt.

Vorstehend wird die Erfindung lediglich an Hand eines bestimmten Ausführungsbeispiels erläutert; es versteht sich jedoch, daß die Erfindung in keiner Weise auf die Einzelheiten des dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiels beschränkt ist und daß Änderungen und Abwandlungen daran vorgenommen werden können, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.

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Le e rs e i t L

Claims

T1EDTKE - BOHLINQ - KlNHF. - GrUPE Dipl.-Chem. G. Bühling Dipl.-lng. R. Kinne Dipl.-lng. P. Grupe 2817885 Bavariaring 4, Postfach 20 24 8000 München 2 Tel.: (0 89) 53 96 Telex: 5-24845 tipat cable: Germaniapatent München 24. April 1978 B 8879 / case aS-81 Patentansprüche

1.iDichtungselement zum Dichten und Verbinden von zwex EIe-

v -

„ menten mit unterschiedlicher Wärmedehnung, g e k e η η zeichnet durch einen ersten Endabschnitt (27), der in dichtender Anlage an den Verbindungsabschnitten (18, 22; 19, 23) der zwei Elemente ( 11, 12) steht, einen Mittelabschnitt (28), der einstückig mit dem ersten Endabschnitt ausgebildet ist und in diesen übergeht und der normalerweise Abstand zum einen oder anderen oder zu beiden Verbindungsabschnitten der zwei Elemente hat, und einen zweiten Endabschnitt (29), der einstückig mit dem Mittelabschnitt ausgebildet ist und in diesen übergeht und der in dichtender Anlage an den Verbindungsabschnitten (17, 18, 22; 17, 19, 23) steht.

2. Dichtungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eines der zwei Elemente ein Behälter (11) aus Kunststoff und das andere der zwei Elemente ein Zylindergehäuse (12) aus Metall ist, wobei der Behälter und das Zylindergehäuse zu einer Hauptbremszylinderbaugruppe verbunden sind.

3. Dichtungselement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e kennzeichnet, daß der erste Endabschnitt (27)

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Dresdner Bank (München) Kto. 3939 844 Postscheck (München) Kto. 670-43-804

ORIGINAL INSPECTED

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eine Ringnut (26) aufweist, die die elastische Verformbarkeit des ersten Endabschnitts erhöht und dadurch für dichtende Berührung zwischen den Verbindungsabschnitten (18, 22; 19, 23) der zwei Elemente (11, 12) und dem ersten Endabschnitt sorgt.

4. Dichtungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere umlaufende Vorsprünge (27a) auf der Außenseite des ersten Endabschnitts (27) ausgebildet sind, die die Kontaktfläche zwischen den zwei Verbindungsabschnitten (18, 22; 19, 23) der zwei Elemente (11, 12) und dem ersten Endabschnitt verringern.

5. Verbindungseinrichtung zum Dichten und Verbinden eines Zylindergehäuses und eines Behälters, gekennzeichnet durch zumindest einen zylindrischen, nach unten verlaufenden Ansatz (18, 19) am Boden (17) des Behälters (11), durch den Bremsfluid aus dem Behälter zum Zylindergehäuse (12) geliefert wird, zumindest einen zylindrischen, nach oben verlaufenden Ansatz (22, 23) an einem oberen Bereich des Zylindergehäuses, der den zylindrischen, nach unten verlaufenden Ansatz des Behälters aufnimmt und durch den das Bremsfluid in das Zylindergehäuse gelangt, und ein zwischen den zylindrischen Ansätzen des Behälters und des Zylindergehäuses angeordnetes und diese verbindendes Dichtungselement (24, 25), das einen ersten Endabschnitt (27), der in dichtender Anlage an den Oberflächen des nach unten verlaufenden Ansatzes und des nach oben verlaufenden Ansatzes anliegt, einen Mittelabschnitt (28), der normalerweise Abstand zur einen oder anderen oder zu beiden Oberflächen des nach unten verlaufenden und des nach oben verlaufenden Ansatzes aufweist, sowie einen zweiten Endabschnitt (29) umfaßt, der in dichtender

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Anlage an den Oberflächen des nach unten verlaufenden und des nach oben verlaufenden Ansatzes anliegt.

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