WO2001006153A1 - Annular elastic sealing lining - Google Patents

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Jürgen RABE
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Sachsenring Automobiltechnik Ag
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    • F16J3/041—Non-metallic bellows
    • F16J3/042—Fastening details

Definitions

  • the present invention relates to an elastic ring seal according to the preamble of claim 1.
  • Ring seals in the form of sealing sleeves for ball joints have an annular groove on the outside in the area of the sealing surface facing the sealing component, into which an annular tension spring, usually in a coiled form or in the form of an open tension ring, is inserted under prestress. They are inserted using auxiliary tools such as expanding pliers. This means additional work in the production of ball joints, but also in the manufacture of a seal for other components, in addition to the storage of the tension springs and the need for auxiliary tools.
  • the object of the present invention is to provide means with which it is possible to reduce the storage and work effort and also to rationalize the production of elastic ring seals.
  • Fig. 5 shows a cross section of a seal with sealing lips
  • FIG. 6 shows a section of a possible cross-sectional configuration of the tension spring.
  • Fig. 1 denotes a ball joint. It consists of a ball joint housing 2, a ball 4 provided in its cavity 3 with a pivot pin 5 protruding upwards.
  • the ball 4 is made of a material with a small coefficients rotatably and swiveling.
  • an elastic ring seal 7 in the form of a sealing sleeve is firmly attached, in particular molded or glued.
  • a low-friction sealing material 8 preferably of an elastomer made of or based on at least one rubber, such as nitrile butadiene rubber NBR, hydrogenated nitrile butadiene rubber H-NBR, acrylic rubber ACM, chloroprene rubber CR, ethylene-propylene-diene rubber EPDM ,
  • thermoplastic elastomer TPE a thermoplastic polyurethane TPU or a polyurethane PUR.
  • the ring seal 7 and the spherical shell 6 can also be made from a uniform material as a structural unit.
  • a tension spring 11 is molded into the sealing material 8 in the region of a sealing surface 9 of the ring seal 7, which rests under prestress on a sealing surface 10 of the joint pin 5.
  • FIG. 2 An embodiment of the invention and an option for producing this ring seal 7 are shown in FIG. 2.
  • the tension spring 11 is pushed onto a mandrel 12 which expands the tension spring 11.
  • a mold part 13 forms together with the mandrel 12 a mold cavity around the clamping
  • the mandrel 12 or a molding tool can have a support 20 which is adapted to the curvature or the other shape of the tension spring 11.
  • the position of the tension spring 11 for producing and during the production of the ring seal 7 can be fixed in its tensioned position. It can be achieved with precise adaptation that the tension spring 11 is not surrounded by the sealing material 8 in a linear manner.
  • Winding sections 21 of the tension spring 11 are then not surrounded by the sealing material 8.
  • the sealing surface (s) 9 can be provided with at least one sealing lip 22.
  • the tension spring 11 shown which is round in cross section
  • the cross section can be square, rectangular, triangular, pentagonal or polygonal.
  • the corners 23 are preferably rounded, as shown in FIG. 6, since an adverse structural change in the spring material could occur due to a sharp bend.
  • the ring seal 7 according to the invention can be in the most varied of designs and for the most varied Use cases are carried out and adapted accordingly. It is preferably used for sealing sleeves, in particular for sealing sleeves for ball joints.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract

The invention concerns an annular elastic sealing lining (7) comprising a coil spring in acting as a return spring (11) to press its contact surface (9) against the sealing surface (10) of an element to be sealed, in particular a cylindrical lining for a ball joint (1) to seal the spherical swivel joint (5) and/or the housing of the ball joint (2). The invention is characterised in that it consists in placing in the spherical swivel joint (5) and/or the ball joint housing (2), the surface contact (9) on one or both sides of the virtual median plane (19) positioned by the return spring (11) and whereof the internal diameter (17) is smaller than the internal diameter (18) of the return spring (11).

Description

Elastische Ringdichtung Elastic ring seal
Die vorliegende Erfindung betrifft eine elastische Ringdichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The present invention relates to an elastic ring seal according to the preamble of claim 1.
Eine derartige elastische Ringdichtung ist aus der DE 38 14 695 AI bekannt.Such an elastic ring seal is known from DE 38 14 695 AI.
Ringdichtungen in Form von Dichtungsmanschetten für Kugelgelenke besitzen im Bereich der zu dem dichtenden Bauteil weisenden Dichtfläche außen eine Ringnut, in welche eine ringförmige Spannfeder, zumeist in gewickelter Form oder in Form eines offenen Spannringes, unter Vorspannung eingeetzt wird. Das Einsetzen erfolgt mittels Hilfswerkzeugen, wie Spreizzangen. Dies bedeutet bei der Herstellung von Kugelgelenken, aber auch bei der Herstellung einer Dichtung für andere Bauelemente, außer der Lagerhaltung der Spannfedern und der Notwendigkeit von Hilfswerkzeugen noch einen zusätzlichen Arbeitsaufwand.Ring seals in the form of sealing sleeves for ball joints have an annular groove on the outside in the area of the sealing surface facing the sealing component, into which an annular tension spring, usually in a coiled form or in the form of an open tension ring, is inserted under prestress. They are inserted using auxiliary tools such as expanding pliers. This means additional work in the production of ball joints, but also in the manufacture of a seal for other components, in addition to the storage of the tension springs and the need for auxiliary tools.
Mit der vorliegenden Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, Mittel anzugeben, mit denen es möglich ist, den Lager- und Arbeitsaufwand zu verringern und auch die Herstellung von elastischen Ringdichtungen zu rationalisieren .The object of the present invention is to provide means with which it is possible to reduce the storage and work effort and also to rationalize the production of elastic ring seals.
Gelöst wird diese Aufgabe durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale. Gemäß der Erfindung entfällt das Einsetzen der Spannfeder bei der Montage der Ringdichtung. Die Herstellung der Ringdichtung erfolgt vorzugsweise derart, daß die Spannfeder unter Vorspannung bzw. Zugspannung steht.This object is achieved by the features specified in claim 1. According to the invention, there is no need to insert the tension spring when installing the ring seal. The ring seal is preferably produced in such a way that the tension spring is under pretension or tension.
Weitere vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung sind in den Unteransprüσhen angegeben und werden nachfolgend anhand der in der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsbeispiele näher beschrieben.Further advantageous details of the invention are specified in the subclaims and are described in more detail below with reference to the exemplary embodiments illustrated in the drawing.
Es zeigen:Show it:
Fig. 1 einen Abschnitt eines Kugelgelenks im Schnitt,1 shows a section of a ball joint in section,
Fig. 2 und 4 je einen Querschnitt einer Dichtung mit einem Teil eines Formwerkzeugs und einem Aufspanndorn,2 and 4 each a cross section of a seal with a part of a mold and a mandrel,
Fig. 3 eine Dichtung mit unter Zugspannung gedehnter und in diesem Zustand umformter Spannfeder in gestreckter Darstellung,3 shows a gasket with a tension spring stretched under tensile stress and deformed in this state in a stretched representation,
Fig. 5 einen Querschnitt einer Dichtung mit Dichtlippen undFig. 5 shows a cross section of a seal with sealing lips and
Fig. 6 einen Abschnitt einer möglichen Querschnitts- ausbildung der Spannfeder.6 shows a section of a possible cross-sectional configuration of the tension spring.
In Fig. 1 ist mit 1 ein Kugelgelenk bezeichnet. Es besteht aus einem Kugelgelenkgehäuse 2, einer in dessen Hohlraum 3 vorgesehenen Kugel 4 mit nach oben abstehendem Gelenk- zapfen 5. Die Kugel 4 ist in einer im Hohlraum 3 fixierten Kugelschale 6 aus einem Material mit kleinem Reibungs- koeffizienten dreh- und schwenkbar gelagert. An der Kugel- schale 6 ist eine elastische Ringdichtung 7 in Form einer Dichtmanschette fest angebracht, insbesondere angeformt oder angeklebt.In Fig. 1, 1 denotes a ball joint. It consists of a ball joint housing 2, a ball 4 provided in its cavity 3 with a pivot pin 5 protruding upwards. The ball 4 is made of a material with a small coefficients rotatably and swiveling. On the spherical shell 6, an elastic ring seal 7 in the form of a sealing sleeve is firmly attached, in particular molded or glued.
Sie besteht vorzugsweise aus einem reibungsarmen Dichtungs- material 8, bevorzugt aus einem Elastomer aus oder auf der Basis wenigstens eines Kautschuks, wie Nitrilbutadien- kautschuk NBR, hydrierter Nitrilbutadienkautschuk H-NBR, Acrylkautuk ACM, Chloroprenkautschuk CR, Ethylen-Propylen- Dien-Kautschuk EPDM.It preferably consists of a low-friction sealing material 8, preferably of an elastomer made of or based on at least one rubber, such as nitrile butadiene rubber NBR, hydrogenated nitrile butadiene rubber H-NBR, acrylic rubber ACM, chloroprene rubber CR, ethylene-propylene-diene rubber EPDM ,
Es ist aber auch möglich, ein thermoplastisches Elastomer TPE, ein thermoplastisches Polyurethan TPU oder ein Polyurethan PUR zu verwenden.However, it is also possible to use a thermoplastic elastomer TPE, a thermoplastic polyurethane TPU or a polyurethane PUR.
Die Ringdichtung 7 und die Kugelschale 6 können auch aus einem einheitlichen Material als bauliche Einheit hergestellt sein.The ring seal 7 and the spherical shell 6 can also be made from a uniform material as a structural unit.
Erfindungsgemäß ist im Bereich einer Dichtfläche 9 der Ringdichtung 7, welche an einer Dichtungsfläche 10 des Gelenkzapfens 5 unter Vorspannung anliegt, eine Spannfeder 11 in das Dichtungsmaterial 8 eingeformt.According to the invention, a tension spring 11 is molded into the sealing material 8 in the region of a sealing surface 9 of the ring seal 7, which rests under prestress on a sealing surface 10 of the joint pin 5.
Eine Ausführungsmöglichkeit der Erfindung und eine Möglichkeit zur Herstellung dieser Ringdichtung 7 zeigt die Fig. 2.An embodiment of the invention and an option for producing this ring seal 7 are shown in FIG. 2.
Die Spannfeder 11 ist auf einen Dorn 12 aufgeschoben, der die Spannfeder 11 aufweitet. Ein Formwerkzeugteil 13 bildet zusammen mit dem Dorn 12 einen Formhohlraum um die Spann-
Figure imgf000006_0001
The tension spring 11 is pushed onto a mandrel 12 which expands the tension spring 11. A mold part 13 forms together with the mandrel 12 a mold cavity around the clamping
Figure imgf000006_0001
aufgespannten virtuellen Mittelebene 19 vorgesehen. Es kann aber auch nur oberhalb oder nur unterhalb dieser Mittel- ebene 19 wenigstens eine Dichtfläche 9 vorgesehen sein. Wie aus der Fig. 4 weiterhin ersichtlich ist, können der Dorn 12 oder auch ein Formwerkzeug eine der Rundung oder der sonstigen Form der Spannfeder 11 angepaßte Auflage 20 besitzen. Hierdurch kann die Lage der Spannfeder 11 zum Herstellen und während der Herstellung der Ringdichtung 7 in ihrer gespannten Lage fixiert werden. Hierbei kann bei genauer Anpassung erreicht werden, daß die Spannfeder 11 linienförmig nicht vom Dichtungsmaterial 8 umgeben wird.spanned virtual middle level 19 is provided. However, at least one sealing surface 9 can also be provided only above or only below this central plane 19. As can also be seen from FIG. 4, the mandrel 12 or a molding tool can have a support 20 which is adapted to the curvature or the other shape of the tension spring 11. As a result, the position of the tension spring 11 for producing and during the production of the ring seal 7 can be fixed in its tensioned position. It can be achieved with precise adaptation that the tension spring 11 is not surrounded by the sealing material 8 in a linear manner.
Hierbei sind dann Windungsabschnitte 21 der Spannfeder 11 nicht mit dem Dichtungsmaterial 8 umgeben.Winding sections 21 of the tension spring 11 are then not surrounded by the sealing material 8.
Gemäß dem in Fig. 5 gezeigten Ausführungsbeispiel nach der Erfindung kann bzw. können die Dichtfläche (n) 9 mit wenigstens einer Dichtlippe 22 versehen sein.According to the exemplary embodiment according to the invention shown in FIG. 5, the sealing surface (s) 9 can be provided with at least one sealing lip 22.
Anstelle der gezeigten, im Querschnitt runden Spannfeder 11 kann auch eine solche mit elliptischem oder sonstwie unrundem Querschnitt verwendet werden. Beispielsweise kann der Querschnitt quadratisch, rechteckig, dreieckig, fünf- oder mehreckig ausgebildet sein. Bei eckiger Ausführung sind die Ecken 23, wie in Fig. 6 dargestellt, bevorzugt abgerundet, da durch einen zu scharfen Knick eine nachteilige Gefügeumwandlung im Federmaterial eintreten kön te .Instead of the tension spring 11 shown, which is round in cross section, one with an elliptical or otherwise non-circular cross section can also be used. For example, the cross section can be square, rectangular, triangular, pentagonal or polygonal. In the case of an angular design, the corners 23 are preferably rounded, as shown in FIG. 6, since an adverse structural change in the spring material could occur due to a sharp bend.
Die erfindungsgemäße Ringdichtung 7 kann in den unterschiedlichsten Ausführungen und für die unterschiedlichsten Anwendungsfälle ausgeführt und dementsprechend angepaßt werden. Vorzugsweise findet sie Anwendung bei Dichtungs- manschetten, insbesondere bei Dichtungsmanschetten für Kugelgelenke . The ring seal 7 according to the invention can be in the most varied of designs and for the most varied Use cases are carried out and adapted accordingly. It is preferably used for sealing sleeves, in particular for sealing sleeves for ball joints.

Claims

Patentansprüche claims
1. Elastische Ringdichtung (7) mit einer als Spannfeder (11) ausgebildeten Spiralfeder zum Andrücken von deren1. Elastic ring seal (7) with a coil spring designed as a tension spring (11) for pressing it
Dichtfläche (9) oder Dichtflächen (9) an die Dichtungsfläche (10) eines abzudichtenden Bauteils, insbesondere Dichtmanschette für ein Kugelgelenk (1) zum Abdichten des Kugelzapfens (5) und/oder des Kugelgelenkgehäuses (2) , wobei zwischen den einzelnen Spiralwindungen (14) der Spiralfeder ein Abstand und somit ein Zwischenraum (16) vorhanden ist, die Spiralfeder ganz oder teilweise in das Dichtungsmaterial (8) eingeformt ist und die Zwischenräume mit dem Dichtungs- material (8) ausgefüllt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtfläche (9) bzw. Dichtflächen (9) ein- bzw. beidseitig der durch die Spannfeder (11) aufgespannten virtuellen Mittelebene (19) vorgesehen ist bzw. sind und deren lichte Weite (17) kleiner als die lichte Weite (18) der Spannfeder (11) ist.Sealing surface (9) or sealing surfaces (9) on the sealing surface (10) of a component to be sealed, in particular sealing sleeve for a ball joint (1) for sealing the ball stud (5) and / or the ball joint housing (2), with the individual spiral windings (14 ) the spiral spring is at a distance and thus there is a space (16), the spiral spring is wholly or partly molded into the sealing material (8) and the spaces are filled with the sealing material (8), characterized in that the sealing surface (9 ) or sealing surfaces (9) on one or both sides of the virtual central plane (19) spanned by the tension spring (11) is or are provided and their clear width (17) is smaller than the clear width (18) of the tension spring (11) is.
2. Ringdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannfeder (11) im gedehnten Zustand unter Vorspannung in das Dichtungsmaterial (8) eingeformt ist. 2. Ring seal according to claim 1, characterized in that the tension spring (11) in the stretched state is pre-stressed in the sealing material (8).
3. Ringdichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Spiralwindungen (14) der Spannfeder (11) in Richtung einer abzudichtenden Dichtungsfläche (10) punkt- förmig oder lediglich über einen kurzen Windungsabschnitt (21) linienförmig nicht vom Dichtungsmaterial (8) bedeckt sind.3. Ring seal according to claim 1 or 2, characterized in that the spiral windings (14) of the tension spring (11) in the direction of a sealing surface to be sealed (10) point-shaped or only over a short turn section (21) linearly from the sealing material (8) are covered.
4. Ringdichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einem Dichtungsmaterial (8) mit geringem Reibungskoeffizienten besteht.4. Ring seal according to one of claims 1 to 3, characterized in that it consists of a sealing material (8) with a low coefficient of friction.
5. Ringdichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Dichtmanschette ausgebildet ist und an eine Kugelschale (6) für die Lagerung der Kugel (4) eines Kugelgelenks (1) angeformt oder angeklebt ist oder mit der Dichtmanschette ein einheitliches Bauteil bildet.5. Ring seal according to one of claims 1 to 4, characterized in that it is designed as a sealing sleeve and is integrally formed or glued to a spherical shell (6) for the storage of the ball (4) of a ball joint (1) or with the sealing sleeve Component forms.
6. Ringdichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtfläche (n) (9) wenigstens eine Dichtlippe (22) aufweist bzw. aufweisen.6. Ring seal according to one of claims 1 to 5, characterized in that the sealing surface (s) (9) has or have at least one sealing lip (22).
7. Ringdichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtlippe (n) (22) wendel- oder schraubenförmig ausgebildet ist bzw. sind.7. Ring seal according to claim 6, characterized in that the sealing lip (s) (22) is helical or helical.
8. Ringdichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der Spannfeder (11) rund ist.8. Ring seal according to one of claims 1 to 7, characterized in that the cross section of the tension spring (11) is round.
9. Ringdichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der Spannfeder (11) elliptisch ist. 9. Ring seal according to one of claims 1 to 7, characterized in that the cross section of the tension spring (11) is elliptical.
10. Ringdichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der Spannfeder (11) mehreckig, insbesondere mit abgerundeten Ecken (23) , ausgebildet ist. 10. Ring seal according to one of claims 1 to 7, characterized in that the cross section of the tension spring (11) is polygonal, in particular with rounded corners (23).
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