DK148147B - Taetningsorgan til brug i et servostyreapparat til et koeretoejs styrbare hjul - Google Patents

Description

i U8147

Opfindelsen angår et tætningsorgan til brug i et servostyre-apparat til et køretøjs styrbare hjul og af den i indledningen til krav 1 angivne art.

Et kendt servostyreapparat omfatter et aluminiumhus, som er teleskopisk optaget i en rørformet motorcylindervæg. Dette hus samvirker med motorcylindervæggen til delvis at afgrænse et motorcylinderkammer. For at hindre lækage af højtryksfluidum fra motorcylinderkammeret, er der imellem den ene ende af huset og en tandstang, som strækker sig igennem motorcylin-derkammeret tilvejebragt et ringformet tætningsorgan. Imellem huset og motorcylindervæggen er der tilvejebragt et tætningsorgan i form af en O-ring.

Formålet med opfindelsen er at tilvejebringe et tætningsorgan, der effektivt er i stand til at hindre fluidumlækage imellem en tandstang og et hus og ligeledes er effektivt i stand til at hindre fluidumlækage imellem en rørformet motorcylindervæg og huset.

Dette opnås ved at udforme tætningsorganet ifølge opfindelsen som angivet i den kendetegnende del af krav 1.

Opfindelsen forklares nedenfor under henvisning til tegningen, hvor fig. 1 viser en del af et snit igennem et servostyreapparat med et tætningsorgan ifølge opfindelsen, fig. 2 et partielt snit, som skematisk viser et kendt tætningsorgan, set i større målforhold, fig. 3 et partielt snit magen til det, der er vist i fig. 2, og som viser måden, hvorpå et tætningsorgan ifølge opfindelsen effektivt er i stand til at tilvejebringe en fluidumtæt forsegling imellem en tandstang og et hus og imellem huset og en rørformet motorcylindervæg, ligeledes set i stort målforhold, og 2 148147 fig. 4 et partielt snit igennem en del af tætningsorganet, hvor tætningsorganet ses i afslappet tilstand før anbringelsen i et servostyreapparat, set i større målforhold.

Det i fig. 1 viste servostyreapparat 20 er forbundet med et par styrbare hjul på et køretøj på kendt måde ved hjælp af forbindelsesstænger 22 og 24. Dette servostyreapparat 20 omfatter en servostyremotor 26, som har et cylindrisk stempel 28, der er placeret inden i et cylindrisk motor-cylinderkammer 30. Stemplet 28 er fast forbundet med en i hovedsagen cylindrisk tandstang 32, hvorpå der er tilvejebragt en langsgående række af tandstangstænder 34. Hver ende af tandstangen 32 er forbundet med forbindelsesstængerne 22 og 24 ved hjælp af kugleled 36 og 38.

I et støbt aluminiumhus 44 er der tilvejebragt en ventilsamling 42 til styring af servostyremotoren 26. Denne ventilsamling 42 omfatter en indgangsdel 46, som er forbundet med et køretøjs drejelige rat (ikke vist) og er tildannet ud i ét med et indre ventillegeme 48. Ved drejning af indgangsdelen 46 leder ventilsamlingen 42 trykfluidum fra en ledning 50 til enten en ledning 52 eller en ledning 54, son begge står i forbindelse med servostyremotoren 26. Den anden af de to fluidumledninger 52 eller 54 udtømmes til en bortledningsledning 58 via ventilsamlingen 42. Det forholdsvis høje fluidumtryk, som ledes frem til servostyremotoren 26 resulterer i en forskydning af stemplet 28 og tand- eller stempelstangen 32, så at der iværksættes en drejning af køretøjshjulene og en drejning af et tanddrev 60.

Tanddrevet 60 samvirker med ventilsamlingen 42 med henblik på at dreje denne tilbage til en inaktiv tilstand, når de styrbare hjul er blevet drejet et stykke, der svarer til det stykke indgangsdelen 46 er blevet drejet. Det bemærkes, at selv om tandstangen 32 til at begynde med bevæges under indvirken af de kræfter, der ledes frem til servostyremotoren 26, kan der også overføres drivkræfter direkte til tand 148147 3 stangen ved hjælp af tanddrevet 60 på kendt måde. Da den almindelige konstruktion og måden, hvorpå styreapparatet 20 virker, er almindelig kendt, vil den for enkeltheds skyld ikke blive beskrevet her.

Stemplet 28 samvirker med en cylindrisk rørformet motorcy-lindervæg 64 på en sådan måde, at der dannes et par motorkamre 66 og 68 med variabelt volumen. Den venstre (set i forhold til fig. 1) ende af motorcylinderkammeret 66 dannes af en cylindrisk endedel 72 af huset 44. Denne endedel 72 af huset 44 er på teleskopisk måde optaget i den rørformede motorcylindervæg 64. Den rørformede motorcylindervæg 64 er fremstillet af stål, medens huset 44 er fremstillet af aluminium. Aluminiumhuset 44 har en cylindrisk ydre flade 76, som således på teleskopisk måde er ført i indgreb med en cylindrisk indre flade 78 på den rørformede cylindervæg 64.

Ved et kendt tætningsarrangement (fig. 2) strækker der sig en ringformet kantdel 80 ud fra den cylindriske endedel 72 af motorhuset 44. Denne kantdel 80 udsættes for det forholdsvis høje fluidumtryk inden i motorkammeret 66. På den i fig. 2 viste måde er der derudover tilvejebragt et hovedtaetnings-organ 84, et sekundært tætningsorgan eller et O-ringstætningsorgan 86. Enden 80a af kantdelen 80 udsættes for flui= dumtryk inden i kammeret 66, således som antydet ved hjælp af pile 88 og 90.

I overensstemmelse med et træk ved den foreliggende opfindelse tilvejebringes der et nyt og forbedret tætningsorgan 96 (se fig. 3). Dette tætningsorgan 96 har en ringformet hoveddel 100 med en cirkulær indre flade 102. Denne flade 102 er indrettet til at gå i tætnende indgreb med en cylindrisk ydre flade 104 på tandstangen 32 for at hindre lækage af højtryksfluidum til en huspassage 106, igennem hvilken tandstangen strækker sig.

Tætningsorganet 96 har en ringformet flangedel 110. Denne flangedel 110 strækker sig radialt udad fra hoveddelen 100.

4 148147

Flangedelen 110 er forsynet med et cirkulært ydre fladeområde 112, som er indrettet til at gå i tætnende indgreb med den cylindriske indre flade 78 på den rørformede motor-cylindervæg 64.

Tætningsorganet 96 hindrer således lækage af fluidum fra motorcylinderkammeret langs to strømningsbaner, dvs. langs en strømningsbane, som strækker sig imellem den ydre flade på tandstangen 32 og huset 44 samt en strømningsbane, der strækker sig imellem den rørformede motorcyUndervæg 64 og huset 44. Ud over at hindre lækage langs disse to strømningsbaner, er tætningsorganet 96 effektivt i stand til at hindre aluminiumhuset 44 i at blive udsat for det høje fluidumtryk inden i motorkammeret 66.

Tætningsorganet 96 er anbragt i en ringformet udsparing 116, som er tildannet i en aksial ydre endedel af huset 44. Udsparingen 116 er tildannet imellem den aksialt ud-adragende kantdel 80 og en radialt forløbende ringformet endeflade 118 på huset 44. Kantdelen 80 har en ringformet aksialt forløbende indre sideflade 122, som placeres i tæt indgreb med tætningsorganets 96 hoveddel 100 for at fastholde tætningsorganet over for aksial forskydning ved tandstangens 32 frem og tilbagegående bevægelse.

En cylindrisk ydre sideflade 126 på kantdelen 80 strækker sig parallelt med den indre sideflade 122 og er placeret i tæt anliggende indgreb med den cylindriske indre flade 78 på motorcylindervæggen 64. Et plant radialt forløbende, ringformet ydre overfladeområde 128 på kantdelen 80 er placeret i anliggende indgreb med tætningsorganets 96 flangedel 110. Det bemærkes, at det forholdsvis høje fluidumtryk inden i kammeret 66 effektivt er i stand til at presse tætningsorganet 96 fast ind i den ringformede udsparing 116.

Tætningsorganet 96 omfatter et legeme af gummi eller et lignende elastomerisk materiale, som tætnende går i indgreb med 5 1Λ β 1Λ 7 både den aksialt bevægelige tandstang 32 og den stationære motorcylindervæg 64. Den elastomeriske materialemasse understøttes af en ringformet metalforstærkningsdel 134 og en ringformet metallejedel 136. Den ringformede forstærkningsdel 134 understøtter flangedelen 110 med fladeområdet 112 i tætnende indgreb med motorcylindervæggen 64 (fig. 3). Derudover hindrer forstærkningsdelen 134 tætningsorganets 96 elastomeriske materiale i at blive for kraftigt deformeret eller ekstruderet under påvirkningen af et forholdsvis højt fluidumtryk inden i motorcylinderkammeret 66.

Den ringformede lejedel 136 understøtter det elastomeriske materiale i hoveddelen 100 under dennes tætnende indgreb med den ydre sideflade 104 på tandstangen 32. Lejedelen 136 er også effektivt i stand til at hindre kropdelens 100 elastomeriske materiale i at blive ekstruderet ind i det mellemrum, der dannes af passagen 106 imellem tandstangens 32 cylindriske ydre flade og den cylindriske indre flade 140 i huset.

Forstærkningsdelen 134 omfatter en radialt forløbende ringformet basisdel 144 (se fig. 4), som har en plan sideflade 146, som ligger an imod endefladen 118 (se fig. 3) i udsparingen 116. Basisdelen 144 er effektivt i stand til at overføre kræfter direkte fra tætningsorganet 96 til huset 44. Derudover har basisdelen 144 tendens til at stabilisere forstærkningsdelen 134 inden i udsparingen 116.

For at tilvejebringe en tæt fastholdelse imellem tætningsorganets 96 hoveddel 100 og den ringformede kantdel 80, er forstærkningsdelen 134 forsynet med en ringformet aksialt forløbende hoveddel 150 (fig. 4). Denne hoveddel 150 strækker sig fra tætningsorganets 96 hoveddel 100 ind i flangedelen 110. Hoveddelen 150 er effektivt i stand til at presse tætningsorganets 96 elastomeriske materiale fast an imod den ringformede indre flade 122 (se fig. 3) på husets kantdel 80. Herved fastholdes tætningsorganet 96 over for bevægelse ud af hulrummet 116 under påvirkningen af imod højre 6 148147 rettede (set i forhold til fig. 3) kræfter imellem tætnings-organet og tandstangen 32, når tandstangen bevæges i aksial retning imod højre (set i forhold til fig. 1 og 3).

Fra den aksialt yderste ende af forstærkningsdelens 134 hoveddel 150 strækker der sig radialt udad en ringformet tilbageholdelsesdel 154 (fig. 4). Denne tilbageholdelsesdel 154 er effektivt i stand til at overføre aksialt rettede trykkræfter, der påvirker tætningsorganets 96 flangedel 110, til det ringformede ydre overfladeområde 128 på kantdelen 80 (se fig. 3) via det elastomeriske materiale, som befinder sig på den aksiale indre side af tilbageholdelsesdelen 154 (fig. 4). Tilbageholdelsesdelen 154 af forstærkningsdelen 134 strækker sig radialt udad på tværs af den aksiale ydre endedel af kantdelen 80 for herved at understøtte tætningsorganets 96 flangedel 110.

I aksial retning udad fra en radial ydre endedel af tilbageholdelsesdelen 154 strækker der sig en ringformet understøtningsdel 158 parallelt med motorcylindervæggen 64. Denne del 158 er effektivt i stand til at understøtte det ringformede aksialt forløbende ydre fladeområde 112 på flangedelen 110 under dettes tætnende indgreb med den cylindriske indre flade 78 på motorcylindervæggen 64. Understøtningsdelen 158 strækker sig parallelt med forstærkningsdelens 134 hoveddel 150. Bæredelen 158 er effektivt i stand til at presse det elastomeriske materiale, som befinder sig radialt uden for en cylindrisk ydre sideflade 164 på understøtningsdelen fast an imod indersiden 78 af den rørformede motorcyUndervæg 64.

For at sikre, at der tilvejebringes en fast fluidumtæt forsegling imellem tætningsorganets 96 flangedel 110 og den indvendige side af den rørformede motorcylindervæg 64, er der på tætningsorganets 96 flangedel 110 tilvejebragt en ringformet tætningslæbe 168. Denne laabe 168 strækker sig radialt udad fra den cylindriske tætningsflade 112 og er i indgreb med den cylindriske indvendige sideflade 78 på motorcylindervæggen 64. Når tætningsorganet 96 er anbragt i servostyre- 148147 7 apparatet på den i fig. 3 viste måde, vil tætningslæben 168 blive trykket sammen i radial retning indad og vil måske i nogen udstrækning blive afbøjet i aksial retning ud til siden. Det eventuelle fluidum, som siver forbi tætningslæben 168,samvirker med en ringformet rille 172 på en sådan måde, at der dannes en trykdæmning, dvs. et fluidum trykområde, hvor trykket er mindre end trykket i motorkammeret 68, men større end trykket uden for motorkammeret. Herved reduceres trykdifferentialet hen over flangens 110 tætnende fladeområde 112.

Metallejedelen 136 har en ringformet indvendig flade 176, som går i indgreb med den cylindriske ydre flade 104 på tandstangen 32 for at hindre det elastomeriske.materiale i tætningsorganets 96 hoveddel i at blive ekstruderet ind imellem den indvendige side 140 af huset og den cylindriske ydre flade på tandstangen. Lejedelen 136 er forsynet med en plan ringformet flade 180, som ligger an imod den plane ringformede endeflade 118 i udsparingen 116 på et sted, der er beliggende radialt inden for det område, hvor forstærkningsdelen 134 går i indgreb med fladen 118. Herved åbnes der mulighed for, at aksiale kræfter, der påvirker tætningsorganet 96, kan overføres direkte ved hjælp af lejedelen 136 til huset 44. Det bemærkes, at lejedelen 136 har en hoveddel 184, som støtter den cirkulære tætningsflade 102, samt en radialt forløbende understøtningsdel 186, som strækker sig ud imod forstærkningsdelen 134 og har tendens til at maksimere berøringsområdet imellem lejedelen 136 og den ringformede flade 118 på huset.

Det cirkulære overfladeområde 102, som går i indgreb med den cylindriske udvendige side 104 af tandstangen 32,omfatter et par aksiale, skrå ringformede indre sideflader 190 og 192. Disse flader 190 og 192 skærer hinanden ved en cirkulær top 194, som er beliggende radialt inden for den ringformede lejeflade 176, når tætningsorganet 96 befinder sig i den i fig. 4 viste afslappede tilstand.

Når tætningsorganet er anbragt i et servostyreapparat 20, sammentrykkes hoveddelens 100 elastomeriske materiale på en 8 148147 sådan måde, at fladerne 190 og 192 placeres i tæt anliggende indgreb med den cylindriske ydre overflade 104 på tandstangen 32, således som vist i fig. 3. Dette resulterer i, at den cirkulære tætningsflade 102 i alt væsentligt kommer til at ligge i samme plan som den ringformede lejeflade 176. Det bemærkes imidlertid, at der vil være et mindre spillerum tilstede imellem lejefladen 176 og den ydre flade 104 på tandstangen 32 for at lette tandstangens aksiale bevægelse i forhold til lejedelen. Den cirkulære tætningsflade 102 vil derfor strække sig lidt radialt inden for den ringformede lejeflade 176 for at hindre lækage af fluidum langs en bane, som strækker sig imellem tandstangens 32 ydre flade 104 og lejedelens 136 indre flade 176.

Tætningsorganets 96 hoveddel 100 er hensigtsmæssigt forsynet med en aksialt forløbende ringformet tætningslæbe 198. Denne læbe 198 har en ringformet aksialt forløbende indre sideflade 200, som går i tætnende indgreb med den cylindriske ydre flade 104 på tandstangen 32. Radialt uden for tætningslæben 198 er der tilvejebragt et ringformet rum 204 med en i hovedsagen triangulær tværsnitsform.

For at tilvejebringe fast tætnende indgreb imellem tætningsfladen 102 og en cylindrisk ydre overflade 104 på tandstangen 32 er der anbragt en ringformet fjeder 208, som omslutter den del af tætningsorganets hoveddel 100,som er beliggende radialt ud for den ringformede tætningsflade 102. Denne fjeder 208 er effektivt i stand til at presse tætningsfladen 102 ind i tæt forseglende indgreb med tandstangen 32.

For at fastholde fjederen 208 over for aksial bevægelse i forhold til tætningsorganets 98 hoveddel 100, er hoveddelen forsynet med en ringformet radialt indadgående rille 210, hvori fjederen 208 er placeret.

Af beskrivelsen ovenfor fremgår det således, at den foreliggende opfindelse tilvejebringer et nyt og forbedret tætningsorgan 96, som anvéndes i en servostyremotor 26 til at udføre

Claims (3)

148147 tre funktioner. Tætningsorganet 96 har således en hoveddel 100, som er placeret i en udsparing 116 ved enden af et hus 44, og går i indgreb med både huset og en tandstang 32 for at hindre fluidumlækage imellem huset og tandstangen. Tætningsorganet 96 er forsynet med en radialt udadragende flangedel 110, som tætnende går i indgreb med en indvendig side 78 af en rørformet motorcylindervæg 64 for at hindre fluidumlaskage imellem motorcylindervæggen og huset. Endvidere hindrer tætningsorganet det fluidumgennemtrængelige hus i at blive udsat for højtryksfluidummet i motorkammeret 66, hvorved fluidummet hindres i at sive ud igennem det fluidumgennemtrængelige hus. Tætningsorganet 96 omfatter et legeme af elastomerisk materiale, som understøttes af en ringformet forstærkningsdel 134. Denne ringformede forstærkningsdel 134 har en hoveddel 150, som er anbragt inden i tætningsorganets 96 hoveddel 110 og effektivt er i stand til at holde tætningsorganet på plads i udsparingen 116. Forstærkningsdelen 134 strækker sig radialt udad i tætningsorganets flangedel for at holde tætningsorganet i indgreb med indersiden af motorcylindervæggen 64. Forstærkningsdelen hindrer for kraftig forvridning eller deformation af tætningsorganet 96 under påvirkningen af de forholdsvis høje fluidumtryk i motorkammeret 66. Patentkrav.

1. Tætningsorgan (96) til brug i et servostyreapparat til et køretøjs styrbare hjul, hvilket apparat omfatter en cylinder (64) til optagelse af fluidum under tryk, et inden i cylinderen (64) bevægeligt stempel (28), samt et hus (44) med en rørformet endedel, over hvilken cylindervæggen er placeret på teleskopisk måde, hvilken endedel har en boring til føring af en tandstang (32) og en ved den åbne ende placeret indre cylindrisk udsparing (116) til optagelse af tætningsorganet (96), 148147 ίο som er indrettet til tætnende at gå i indgreb med tandstangen og bunden af den cylindriske udsparing, og som omfatter et legeme af et elastomerisk materiale og en forstærkningsdel (134), som er indlejret i legemet af elastomerisk materiale, kendetegnet ved, at legemet af elastomerisk materiale omfatter en ringformet hoveddel (100), som er indrettet til i det mindste delvis at blive placeret i den cylindriske udsparing (116), samt en flangedel (110), som strækker sig i hovedsagen radialt udad fra hoveddelen (100) med henblik på placering tværs over endefladeområdet på husets (44) endedel (72), at flangedelen (110) har en ringformet ydre overflade (112), som er indrettet til at blive placeret i tætnende indgreb med indersiden af cylindervæggen (78), at forstærkningsdelen (134) har en ringformet hoveddel (150) samt en tilbageholdelsesdel (154), som strækker sig radialt udad fra hoveddelen (150) og er placeret inden i flangedelen af det elastomeriske legeme og er indrettet til at vende ind imod eller strække sig i umiddelbar nærhed af endef ladeområdet (128) af husets (44) endedel (72),og hvilken tilbagdDldelæs-del (154) omfatter en ringformet understøtningsdel (158), som strækker sig aksialt udad fra tilbageholdelsesdelen (154) i retning væk fra hoveddelen (150) og i hovedsagen parallelt med den indre cylindervæg (78) med henblik på understøtning af den ringformede ydre overflade (112) af flangedelen (110) i tætnende indgreb med den indre cylindervæg.

2. Tætningsorgan ifølge krav 1, kendetegnet ved, at forstærkningsdelen (134) endvidere omfatter en basisdel (144), som strækker sig radialt indad fra hoveddelen (150) og er indrettet til at blive placeret stødende op til den ringformede endeflade på husets endedel.

3. Tætningsorgan ifølge krav 2, kendetegnet ved, at det omfatter en ringformet lejedel (136), som har en hoveddel (184) med et ringformet lejefladeområde (176), som er indrettet til at blive placeret i indgreb med tandstangen, og at lejedelen har en ringformet hovedunderstøtningsdel (186), som strækker sig radialt udad fra hoveddelen (184) imod basisdelen (144) af forstærkningsdelen (134).