DE60015450T2

DE60015450T2 - Dichtungsanordnung für ein mechanisches Element dass sich hin- und her bewegt, relativ zu einem Führungssitz, insbesondere für Stossdämpferstange

Info

Publication number: DE60015450T2
Application number: DE60015450T
Authority: DE
Inventors: Adriano Bortolan
Original assignee: RFT SpA
Current assignee: RFT SpA
Priority date: 1999-08-04
Filing date: 2000-08-02
Publication date: 2005-12-15
Anticipated expiration: 2020-08-03
Also published as: IT1313151B1; EP1074760B1; CA2315040A1; DE60015450D1; ITMI991761A0; EP1074760A2; ITMI991761A1; ES2230008T3; CA2315040C; ATE281614T1; EP1074760A3

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Dichtungsanordnung für ein mechanisches Element, das sich bezüglich eines Führungssitzes hin- und herbewegt, und besonders für eine Stoßdämpferstange.
Bekannterweise muss zwischen einer Stoßdämpferstange eines Fahrzeugs und dem jeweiligen Sitz für Dichtung gesorgt werden, um eine Schmiermittelleckage zu verhindern und den Stoßdämpfer vor Kontaminierung von außen zu schützen. Es sind Dichtungsanordnungen für Stoßdämpferstangen bekannt, bei denen ein starrer, üblicherweise aus Metall hergestellter Ring einen Dichtungsring stützt, der aus elastomerem Material hergestellt ist und mindestens eine Dichtungslippe aufweist, die von einem radial inneren peripheren Rand des starren Rings absteht und radial mit der Stange zusammenwirkt, während diese sich hin- und herbewegt. Genauer sind Dichtungsanordnungen bekannt, bei denen der Dichtungsring zwei Dichtungslippen (jeweils mit einem oder zwei Kontaktpunkten) umfasst, die sich axial auf gegenüberliegenden Seiten erstrecken und deren Dichtungsfunktion durch einen vorbestimmten Grad an Presspassung beim Zusammenbau und/oder durch eine Feder gewährleistet ist. Ein großer Nachteil dieser Art von Dichtungsanordnung ist die große Belastung, der die Dichtungslippen ausgesetzt sind und die durch den großen Temperaturbereich, in dem die Lippen ihre Funktion erfüllen müssen, noch verschärft wird. Gerade wegen der besonderen Arbeitsbedingungen des Dichtungsrings in dieser bestimmten Anwendung wurde mit verschiedenen Arten von elastomeren Materialien experimentiert. Vor kurzem wurde beispielsweise Fluor-Kautschuk vorgeschlagen, der zwar über einen weiten Temperaturbereich hinweg (sogar bei relativ niedrigen Temperaturen) wirksam bleibt, jedoch Wiederholungsbelastung gegenüber relativ wenig widerstandsfähig ist, besonders wenn er zur Herstellung von Dichtungselementen der oben beschriebenen Art verwendet wird, bei denen die Dichtungslippen vom starren Stützring abstehen.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Dichtungsanordnung für ein mechanisches Element, das sich bezüglich eines Sitzes hin- und herbewegt, beispielsweise für eine Stoßdämpferstange, bereitzustellen, wobei die Dichtungsanordnung dazu ausgelegt ist, die oben genannten Nachteile bei bekannten Dichtungsanordnungen auszuräumen. Insbesondere besteht die Aufgabe der Erfindung in der Bereitstellung einer effizienten, preisgünstigen und einfach herstellbaren Dichtungsanordnung, die langfristig leistungsfähig ist. Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht in der Bereitstellung einer Dichtungsanordnung, die zur Sicherstellung besonders günstiger Betriebsbelastungsbedingungen des Dichtungsrings ausgelegt ist, so dass der Dichtungsring aus elastomeren Materialien hergestellt werden kann, die wie Fluor-Kautschuk für den Einsatz bei niedrigen Temperaturen geeignet sind.
Erfindungsgemäß ist eine Dichtungsanordnung für ein mechanisches Element, das sich bezüglich eines Führungssitzes hin- und herbewegt, und besonders für eine Stoßdämpferstange vorgesehen, wobei die Dichtungsanordnung einen starren Ring und einen aus elastomerem Material hergestellten und von einem peripheren Rand des starren Rings getragenen Dichtungsring umfasst, der seinerseits mindestens einen ersten radialen Dichtungsabschnitt umfasst, der axial vom peripheren Rand des starren Rings absteht, dadurch gekennzeichnet, dass der starre Ring ein ringförmiges Stützelement zum Stützen des ersten Dichtungsabschnitts umfasst, wobei das ringförmige Stützelement integral einstückig mit dem starren Ring ausgebildet ist und so von dem starren Ring in einer im Wesentlichen axialen Richtung und parallel zum ersten Dichtungsabschnitt absteht, dass es im Gebrauch in radialer Richtung am ersten Dichtungsabschnitt anliegt.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform umfasst der Dichtungsring eine radial zwischen dem ersten Dichtungsabschnitt und dem ringförmigen Stützelement liegende ausgesparte ringförmige Kammer sowie einen Wurzelabschnitt, der integral am peripheren Rand des starren Rings befestigt ist, wobei der erste Dichtungsabschnitt axial von dem Wurzelabschnitt absteht und ein freies Ende hat, das dem ringförmigen Stützelement gegenüberliegt, einen vorbestimmten radialen Abstand zu diesem einnimmt und durch die ringförmige Kammer von diesem getrennt ist, wobei der Wurzelabschnitt ein virtuelles Scharnier definiert, das die elastische Deformation des ersten Dichtungsabschnitts gestattet, so dass der erste Dichtungsabschnitt an das ringförmige Stützelement angelegt wird.
Die erfindungsgemäße Dichtungsanordnung ist daher nicht nur effizient, preisgünstig und einfach herstellbar, sondern gewährleistet auch besonders günstige Betriebsbelastungsbedingungen des Dichtungsrings, der daher aus elastomeren Materialien wie Fluor-Kautschuk hergestellt werden kann, die Wiederholungsbelastung gegenüber relativ wenig widerstandsfähig sind, dafür aber andere wünschenswerte Eigenschaften wie Tieftemperaturbeständigkeit haben. Die besondere Auslegung der erfindungsgemäßen Dichtungsanordnung gewährleistet nämlich optimale Betriebsbelastungsbedingungen des Dichtungsrings, verringert die Belastung und erweitert die Palette elastomerer Materialien, die verwendet werden können.
Eine nicht einschränkende Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nun in Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
1 einen schematischen Radialschnitt einer erfindungsgemäßen Dichtungsanordnung für eine Stoßdämpferstange,
2 eine experimentelle Zeichnung, aus der schematisch der Betriebsbelastungszustand der Dichtungsanordnung aus 1 hervorgeht, und
3 eine mögliche Variation der Dichtungsanordnung aus 1.
Bezugszahl 1 in 1 bezeichnet als Ganzes eine Dichtungsanordnung für eine Stange 2 eines bekannten Stoßdämpfers, der aus Übersichtlichkeitsgründen nicht gezeigt wird. Die Stange 2 ist ebenfalls bekannt und ist in 1 nur schematisch gestrichelt eingezeichnet. Die Dichtungsanordnung 1 umfasst einen starren Ring 3, der auf bekannte, aus Übersichtlichkeitsgründen nicht dargestellte Weise integral an einem Zylinder des Stoßdämpfers angebracht ist. In dem gezeigten Beispiel ist der starre Ring 3 eine aus Blech hergestellte Scheibe mit einem durch einen radial inneren peripheren Rand 5 definierten kreisförmigen Durchgangsloch 4.
Ein aus elastomerem Material, z.B. einem fluorierten elastomeren Polymer wie FKM^TM, hergestellter Dichtungsring 6 steht radial im Innern des mittleren Lochs 4 vom peripheren Rand 5 ab und wirkt im Gebrauch bekanntermaßen gleitend mit der Stange 2 zusammen, die durch das Loch 4 eingeführt wird und sich im Gebrauch auf einer Geraden im Loch 4 hin- und herbewegt.
Erfindungsgemäß umfasst der starre Ring 3 einen im Wesentlichen zylindrischen Bund 7, der integral einstückig mit dem starren Ring 3 ausgebildet ist und axial vom peripheren Rand 5 absteht. Bei der bevorzugten, nicht einschränkenden Ausführungsform, die in 1 gezeigt ist, ist der Bund 7 im Wesentlichen kegelstumpfförmig, und sein Durchmesser nimmt von einem Ende 8, das mit dem peripheren Rand 5 verbunden ist, zu einem freien Ende 9 hin zu, so dass eine Seitenwand 10 des Bunds 7 in einem vorbestimmten Winkel bezüglich einer mittleren Symmetrieachse des starren Rings 3 ge neigt ist. Der Bund 7, der beispielsweise durch Biegen des Blechs, aus dem der starre Ring 3 hergestellt ist, gebildet werden kann, definiert ein ringförmiges Stützelement zum Stützen des Dichtungsrings 6, wie weiter unten im Einzelnen erläutert.
Der Dichtungsring 6 umfasst einen Wurzelabschnitt 11, der integral (auf bekannte Weise) am peripheren Rand 5 des starren Rings 3 befestigt ist und von dem sich ein erster und ein zweiter Dichtungsabschnitt 12, 13 erstrecken. Im Einzelnen erstrecken sich die Dichtungsabschnitte 12, 13 radial über den peripheren Rand 5 des starren Rings 3 hinaus und axial auf gegenüberliegenden Seiten voneinander in einer zum Bund 7 im Wesentlichen parallel verlaufenden Richtung. Der Dichtungsabschnitt 12 ist der Multikontaktart mit zwei Dichtungslippen 14, 15, während der Dichtungsabschnitt 13 nur eine Dichtungslippe 16 hat.
In dem in 1 gezeigten nicht einschränkenden Beispiel erstreckt sich der Dichtungsring 6 mit einem Abdeckungsabschnitt 20, um eine radial innere Seitenfläche 21 des Bunds 7 abzudecken; gegenüber einem mit dem Wurzelabschnitt 11 verbundenen Ende 23 hat der Dichtungsabschnitt 12 ein freies Ende 22, das dem Ende 9 des Bunds 7 gegenüberliegt, einen vorbestimmten radialen Abstand zu diesem einnimmt und durch eine ausgesparte ringförmige Kammer 24 vom Ende 9 getrennt ist; die ringförmige Kammer 24 ist in dem gezeigten Beispiel von einer im Dichtungsring 6 ausgebildeten Umfangsnut definiert, liegt radial zwischen dem Dichtungsabschnitt 12 und dem Bund 7, hat zwei sich gegenüberliegende divergierende Seiten und ist zum freien Ende 22 des Dichtungsabschnitts 12 hin offen. Der Wurzelabschnitt 11 definiert so ein virtuelles Scharnier, das die elastische Deformation des Dichtungsabschnitts 12 gestattet, so dass der Dichtungsabschnitt 12 an die radial innere Seitenfläche 21 des Bunds 7 angelegt wird.
Wie gestrichelt in 1 gezeigt ist, kann der Dichtungsring 6 auch einen weiteren Abdeckungsabschnitt 25 umfassen, der eine radial äußere Seitenfläche 26 des Bunds 7 abdeckt. Der optionale Abdeckungsabschnitt 25 kann auch direkt integral mit dem Abdeckungsabschnitt 20 verbunden sein und kann sich auch so weit erstrecken, dass er, wenn auch nur teilweise, eine dem Bund 7 gegenüberliegende Fläche 27 des starren Rings 3 abdeckt. Der Dichtungsring 6 kann sich auch so weit erstrecken, dass er mindestens teilweise eine Fläche 28 des starren Rings 3 abdeckt, der Fläche 27 gegenüberliegt und daher vom Bund 7 wegweist.
Wenn die Stange 2 in das mittlere Loch 4 eingeführt ist, wird der Dichtungsring 6 aufgrund der bei der Montage erzeugten und in 1 (in der der Dichtungsring 6 undeformiert gezeigt ist) dargestellten radialen Presspassung im tatsächlichen Gebrauch elastisch deformiert, um Gleitkontakt zwischen den Dichtungslippen 14, 15, 16 und der Stange 2 zu gewährleisten. Im Einzelnen legt sich der Dichtungsabschnitt 12, der sich um den mit dem Wurzelabschnitt 11 verbundenen Abschnitt 23 biegt, dank der ringförmigen Kammer 24 an den Bund 7 an, der somit dafür sorgt, dass der Dichtungsabschnitt 12 radial gestützt wird und dass dessen gesteuerte elastische Deformation gewährleistet wird.
Der Betriebszustand des Dichtungsabschnitts 12 ist schematisch in 2 gezeigt; dort werden alle Einzelheiten, die den bereits beschriebenen ähnlich oder mit ihnen identisch sind, auf dieselbe Art nummeriert. 2 zeigt auch den Belastungszustand des Dichtungsabschnitts 12. Wie ersichtlich ist, ist der Betriebsbelastungszustand des Dichtungsabschnitts 12 ausgezeichnet, was die Belastungsverteilung angeht: in 2 haben nämlich die Bereiche des Dichtungsabschnitts 12, die derselben Belastungshöhe unterworfen sind, dieselbe Farbe. Die aufgezeichneten Belastungswerte sind außer dem bedeutend niedriger als die ähnlicher bekannter Lösungen.
3, in der alle Einzelheiten, die den bereits beschriebenen ähnlich oder mit ihnen identisch sind, auf dieselbe Art nummeriert sind, zeigt eine mögliche Variation der erfindungsgemäßen Dichtungsanordnung 1, bei der die Seitenwand 10 des Bunds 7 im Wesentlichen senkrecht zur mittleren Symmetrieachse des starren Rings 3 und parallel zur Stange 2 verläuft, so dass der Bund 7 die Form eines koaxial und konzentrisch zur Stange 2 verlaufenden geraden Zylinders hat. Die ausgesparte ringförmige Kammer 24, die die gesteuerte elastische Deformation des Dichtungsabschnitts 12 ermöglicht, wird durch einen radialen Spalt zwischen dem Dichtungsabschnitt 12 und der radial inneren Seitenfläche 21 des Bunds 7 definiert, und die Fläche 21 braucht nicht von dem zuvor beschriebenen Abdeckungsabschnitt 20 abgedeckt zu sein. Auch in diesem Fall ist die ringförmige Kammer 24 zum freien Ende 22 des Dichtungsabschnitts 12 hin offen und wird wiederum von zwei sich gegenüberliegenden divergierenden Seiten definiert, von denen eine jedoch von der radial inneren Seitenwand 21 des Bunds 7 und die andere von einer Seitenfläche des Dichtungsabschnitts 12 definiert wird.
Eindeutig können weitere Änderungen an der hier beschriebenen und dargestellten Dichtungsanordnung vorgenommen werden, ohne jedoch den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.

Claims

Dichtungsanordnung (1) für ein mechanisches Element (2), das sich bezüglich eines Führungssitzes hin- und herbewegt, und besonders für eine Stoßdämpferstange, wobei die Dichtungsanordnung einen starren Ring (3) und einen aus elastomerem Material hergestellten und von einem peripheren Rand (5) des starren Rings (3) getragenen Dichtungsring (6) umfasst, der seinerseits mindestens einen ersten radialen Dichtungsabschnitt (12) umfasst, der axial vom peripheren Rand (5) des starren Rings (3) absteht, dadurch gekennzeichnet, dass der starre Ring (3) ein ringförmiges Stützelement (7) zum Stützen des ersten Dichtungsabschnitts (12) umfasst, wobei das ringförmige Stützelement (7) integral einstückig mit dem starren Ring (3) ausgebildet ist und so von dem starren Ring (3) in einer im Wesentlichen axialen Richtung und parallel zum ersten Dichtungsabschnitt (12) absteht, dass es im Gebrauch in radialer Richtung am ersten Dichtungsabschnitt (12) anliegt.
Dichtungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtungsring eine radial zwischen dem ersten Dichtungsabschnitt (12) und dem ringförmigen Stützelement (7) liegende ausgesparte ringförmige Kammer (24) umfasst.
Dichtungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtungsring (6) einen Wurzelabschnitt (11) umfasst, der integral am peripheren Rand (5) des starren Rings (3) befestigt ist, wobei der erste Dichtungsabschnitt (12) axial von dem Wurzelabschnitt (11) absteht und ein freies Ende (22) hat, das dem ringförmigen Stützelement (7) gegenüberliegt, einen vorbestimmten radialen Abstand zu diesem einnimmt und durch die ringförmige Kammer (24) von diesem getrennt ist, wobei der Wurzelabschnitt (11) ein virtuelles Scharnier definiert, das die elastische Deformation des ersten Dichtungsabschnitts (12) gestattet, so dass der erste Dichtungsabschnitt (12) an das ringförmige Stützelement (7) angelegt wird.
Dichtungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die ringförmige Kammer (24) zwei sich gegenüberliegende divergierende Seiten umfasst und zum freien Ende (22) des ersten Dichtungsabschnitts (12) hin offen ist.
Dichtungsanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das ringförmige Stützelement einen im Wesentlichen zylindrischen Bund (7) umfasst, der in einer im Wesentlichen axialen Richtung vom peripheren Rand (5) des starren Rings (3) vorsteht.
Dichtungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Seitenwand (10) des Bunds (7) in einem vorbestimmten Winkel bezüglich einer mittleren Symmetrieachse des starren Rings (3) abfällt, wobei der Bund (7) im Wesentlichen kegelstumpfförmig ist.
Dichtungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Seitenwand (10) des Bunds (7) im Wesentlichen senkrecht zu einer mittleren Symmetrieachse des starren Rings (3) steht, wobei der Bund (7) die Form eines geraden Zylinders hat.
Dichtungsanordnung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtungsring (6) einen ersten Abdeckungsabschnitt (20) umfasst, der eine radial innere Seitenfläche (21) des Bunds (7) abdeckt, wobei die ringförmige Kammer (24) von einer zwischen dem ersten Abdeckungsabschnitt (20) und dem ersten Dichtungsabschnitt (12) ausgebildeten Umfangsnut definiert ist.
Dichtungsanordnung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtungsring (6) einen zweiten Abdeckungsabschnitt (25) umfasst, der eine radial äußere Seitenfläche (26) des Bunds (7) abdeckt.
Dichtungsanordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass sich der zweite Abdeckungsabschnitt (25) so weit erstreckt, dass er auch mindestens teilweise eine erste Fläche (27) des dem Bund (7) gegenüberliegenden starren Rings (3) abdeckt.
Dichtungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtungsring (6) einen zweiten Dichtungsabschnitt (13) umfasst, der sich axial auf der gegenüberliegenden Seite zum ersten Dichtungsabschnitt (12) und radial über den peripheren Rand (5) des starren Rings (3) hinaus erstreckt, wobei sich der Dichtungsring (6) so weit erstreckt, dass er auch mindestens teilweise eine zweite Fläche (28) des starren Rings (3) gegenüber dem Bund (7) abdeckt, und wobei der erste Dichtungsabschnitt (12) seinerseits eine erste und eine zweite Dichtungslippe (14, 15) umfasst.
Dichtungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der starre Ring (3) aus Blech hergestellt ist, das am peripheren Rand (5) so gebogen ist, dass es das ringförmige Stützelement (7) bildet, wobei der Dichtungsring (6) aus einem fluorierten elastomeren Polymer hergestellt ist.