DE102013200986A1 - Sealing arrangement for piston-cylinder unit has moving seal lip and static seal lip which bear against peripheral and axial walls in gasket for reducing rotation of seal - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Dichtungsanordnung insbesondere für eine Kolben-Zylindereinheit und eine Kolben-Zylindereinheit mit einer Dichtungsanordnung sowie eine diesbezügliche Dichtung. The invention relates to a sealing arrangement in particular for a piston-cylinder unit and a piston-cylinder unit with a sealing arrangement and a related seal.
Kolben-Zylindereinheiten insbesondere von Druckmittelbetätigungsvorrichtungen, wie insbesondere von Hydraulikbetätigungsanordnungen, weisen einen Zylinder mit einem darin verlagerbar angeordneten Kolben auf, wobei zwischen der Kolbenaußenwand und der Zylinderinnenwand zumindest eine Dichtungsanordnung vorgesehen ist, um eine Abdichtung zwischen dem Kolben und dem Zylinder zu gewährleisten. Diese Abdichtung ist insbesondere deshalb notwendig, um eine genaue und dauerhafte Positionierung des Kobens im Betrieb der Druckmittelbetätigungsvorrichtung gewährleisten zu können und ohne dass das Druckmittel aufgrund einer Leckage zwischen Kolben und Zylinder in signifikanter Menge verloren geht.Piston-cylinder units, in particular of pressure medium actuating devices, in particular of hydraulic actuation arrangements, have a cylinder with a piston arranged displaceably therein, wherein at least one sealing arrangement is provided between the piston outer wall and the cylinder inner wall in order to ensure a seal between the piston and the cylinder. This seal is particularly necessary in order to ensure accurate and permanent positioning of the piston in the operation of the pressure medium actuating device and without the pressure medium is lost due to leakage between the piston and cylinder in a significant amount.
Dazu werden ringförmige Dichtungen verwendet, die in einer Ringnut einer Wandung des Kolbens oder des Zylinders eingesetzt werden und sich im Betrieb der Kolben-Zylindereinheit sowohl an einer Wand des Kolbens als auch des Zylinders dichtend abstützen. Dabei weist die Dichtung typischer Weise eine statische Dichtlippe auf, die sich im Wesentlichen statisch an einer Wand abstützt. Auch weist die Dichtung eine Bewegungsdichtlippe auf, die bei einer Relativbewegung von Kolben und Zylinderwandung an einer Wand gleitend anliegt. Diese Dichtungen sind in der dafür vorgesehenen Aufnahme mit Axialspiel eingesetzt, so dass sie sich bei einem Druckwechseln, insbesondere von Über- auf Unterdruck, in der Aufnahme axial verlagern können. Bei Kolben-Zylindereinheiten zur dynamischen Betätigung von Vorrichtungen oder Aggregaten, wie beispielsweisen von Kupplungen oder Getriebekomponenten führt die ständige hin und her Verlagerung des Kolbens im Zylinder zu einem häufigen Druckwechsel und damit zu einem häufigen Verschieben der Dichtung in der Aufnahme. For this purpose, annular seals are used, which are used in an annular groove of a wall of the piston or the cylinder and are sealingly supported during operation of the piston-cylinder unit both on a wall of the piston and the cylinder. In this case, the seal typically has a static sealing lip, which is supported substantially statically on a wall. Also, the seal has a movement sealing lip which slidably bears against a wall when the piston and cylinder wall move relative to one another. These seals are used in the receptacle provided with axial clearance, so that they can move axially during a pressure changes, in particular from positive to negative pressure in the recording. In piston-cylinder units for the dynamic actuation of devices or assemblies, such as clutches or transmission components, the constant back and forth displacement of the piston in the cylinder leads to a frequent pressure change and thus to a frequent displacement of the seal in the receptacle.
Dies führt auch dazu, dass die tatsächliche Kolbenposition nicht immer genau definiert ist, weil bei einer erneuten Betätigung des Kolbens in die entgegengesetzte Betätigungsrichtung bei einer anfänglichen Bewegung nur die Dichtung axial verschoben wird, ohne dass eine anfängliche Betätigung des zu betätigenden Elements aufgrund der tatsächlichen Kolbenbewegung erfolgt. Dadurch treten auch unnötige Totwege und Hysteresen auf, die zu einer undefinierten Betätigung beitragen. This also results in that the actual piston position is not always well defined because upon re-actuation of the piston in the opposite direction of actuation upon initial movement, only the seal is axially displaced without initial actuation of the actuatable element due to actual piston movement he follows. As a result, unnecessary dead paths and hystereses occur which contribute to an undefined actuation.
Weiterhin zeigt es sich als nachteilig, dass die Dichtung in der Aufnahme nicht nur axial verschiebbar ist, sondern sie sich bei einem Druckwechsel, insbesondere bei dem Übergang zum Unterdruck in der Aufnahme verdreht. Die Dichtung wird dabei angesaugt und axial verlagert und dies führt dann zu einem Abheben von manchen an einer Wand anliegenden Lippenbereichen oder Lippen, was zu einer teilweisen Verdrehung führt. Dies führt zu dem ähnlichen oben beschriebenen Effekt, dass die Lage des Kolbens undefiniert wird, wenn eine anfängliche Betätigung bzw. Bewegung des Kolbens nur zu einer Verdrehung der Dichtung aber nicht zu einer Betätigung eines zu betätigenden Elements führt. Furthermore, it is disadvantageous that the seal in the receptacle is not only axially displaceable, but that it rotates during a pressure change, in particular during the transition to the negative pressure in the receptacle. The seal is sucked in and axially displaced and this then leads to a lifting of some adjacent to a wall lip areas or lips, which leads to a partial rotation. This leads to the similar effect described above that the position of the piston becomes undefined when an initial actuation or movement of the piston leads only to a rotation of the seal but not to an actuation of an element to be actuated.
Da die axiale Verschiebbarkeit und die Verdrehung der Dichtung quasi additive Effekte sind, verstärkt die druckwechselbasierte Verdrehung der Dichtung in der Aufnahme ein quasi undefiniertes Verhalten des Kolbens zumindest bei Betätigungsbeginn. Da bei einem axial verlagerbaren Kolben dies bei quasi jeder Bewegungsumkehr stattfindet, führen schon kleinste Richtungsänderungsbeträge zu einer Situation, in der die Steuerbarkeit bei definierter Lage des Kolbens in Mitleidenschaft gerät. Since the axial displaceability and the rotation of the seal are quasi additive effects, the pressure-change-based rotation of the seal in the receptacle increases a quasi-undefined behavior of the piston, at least at the start of operation. Since in an axially displaceable piston this takes place at virtually every reversal of motion, even the smallest change in directional values lead to a situation in which the controllability at a defined position of the piston is affected.
Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, eine Dichtungsanordnung zu schaffen, die hinsichtlich des Standes der Technik verbessert ist und die Verdrehung der Dichtung zumindest reduziert. It is therefore the object of the invention to provide a sealing arrangement which is improved in terms of the prior art and at least reduces the rotation of the seal.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Dichtungsanordnung gemäß Anspruch 1. This object is achieved by a sealing arrangement according to
Ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel sieht eine Dichtungsanordnung vor, insbesondere einer Kolben-Zylindereinheit, mit einer ringförmigen Dichtung mit einer statischen Dichtlippe und einer Bewegungsdichtlippe, die miteinander verbunden sind, wobei die Dichtung in einer Aufnahme aufgenommen ist, die zumindest eine Umfangswandung und zumindest eine Axialwandung aufweist und die Dichtung sich mit der statischen Dichtlippe radial an der Umfangswandung abstützt; wobei die Bewegungsdichtlippe an einer an die Aufnahme angrenzenden weiteren Wandung unter gleitbarer Abstützung anliegt und ein axiales Ende der statischen Dichtlippe an der Axialwandung anlegbar ist, wobei Mittel zur Reduzierung der Verdrehung der Dichtung an dem axialen Endbereich der statischen Dichtlippe und/oder an der Axialwandung vorgesehen sind. Dadurch kann eine axiale Vorspannung der Dichtung in der Aufnahme erzielt werden, so dass eine Verschiebung der Dichtkanten durch Verdrehung der Dichtung auch unter Berücksichtigung von Toleranzen bei Unterdruck reduziert werden kann. Das Mittel zur Reduzierung der Verdrehung auf der Dichtlippe kann auch als axiales Ausgleichselement bezeichnet werden, dass eine Vorspannung in axialer Richtung erzeugen kann, wenn die Dichtlippe mit dem Ausgleichselement an der Axialwandung anliegt.An embodiment according to the invention provides a sealing arrangement, in particular a piston-cylinder unit, with an annular seal with a static sealing lip and a movement sealing lip, which are connected to each other, wherein the seal is received in a receptacle having at least one peripheral wall and at least one Axialwandung and the seal is supported radially with the static sealing lip on the peripheral wall; wherein the movement sealing lip abuts a further wall adjoining the receptacle with slidable support and an axial end of the static sealing lip can be applied to the axial wall, means for reducing the rotation of the seal being provided at the axial end region of the static sealing lip and / or on the axial wall are. As a result, an axial preload of the seal in the receptacle can be achieved, so that a displacement of the sealing edges by rotation of the seal can also be reduced, taking into account tolerances at reduced pressure. The means for reducing the rotation on the sealing lip may also be referred to as an axial compensation element that can generate a bias in the axial direction when the sealing lip rests with the compensating element on the Axialwandung.
Das Mittel zur Reduzierung der Verdrehung bzw. das axiale Ausgleichselement ist vorzugsweise als radial orientierter Keil ausgebildet, der in radialer Richtung einen Winkel zur Normalen bildet.The means for reducing the rotation or the axial compensation element is preferably formed as a radially oriented wedge, which forms an angle to the normal in the radial direction.
Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn der axiale Endbereich der statischen Dichtlippe derart konisch oder keilförmig ausgebildet ist, dass er im Schnitt einen Winkel (α) bildet zwischen einer Ebene des Endbereichs und einer Ebene der sich axial erstreckenden statischen Dichtlippe oder einer Ebene der Umfangswandung, wobei der Winkel (α) kleiner 90°, vorzugsweise 80°, 77,5°, 75°, 72,5°, 70° oder 65° oder 60° oder kleiner ist.It is particularly advantageous if the axial end portion of the static sealing lip is formed conical or wedge-shaped in that it forms an angle (α) in section between a plane of the end portion and a plane of the axially extending static sealing lip or a plane of the peripheral wall, wherein the angle (α) is less than 90 °, preferably 80 °, 77.5 °, 75 °, 72.5 °, 70 ° or 65 ° or 60 ° or less.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel ist es zweckmäßig, wenn an dem axialen Endbereich Vorsprünge über den Umfang der Dichtlippe verteilt angeordnet sind, die voneinander beabstandet angeordnet sind. Diese Vorsprünge sind vorzugsweise als radial orientierte Keile ausgebildet, die in radialer Richtung einen Winkel zur Normalen bilden. Dabei ist es auch vorteilhaft, wenn die Vorsprünge auf dem axialen Endbereich der statischen Dichtlippe derart konisch oder keilförmig ausgebildet sind, dass sie im Schnitt einen Winkel (α) bilden zwischen einer Ebene des Endbereichs und einer Ebene der sich axial erstreckenden statischen Dichtlippe oder einer Ebene der Umfangswandung, wobei der Winkel (α) ungleich 90°, vorzugsweise 80°, 77,5°, 75°, 72,5°, 70° oder kleiner ist. Zwischen den Vorsprüngen ist vorteilhaft jeweils ein Freiraum, der zur Aufnahme von verpresstem Material dient, so dass die Montagekräfte möglichst konstant bleiben. Dabei kann die axiale Länge der Vorsprünge anwendungsspezifisch gewählt werden. In a further embodiment, it is expedient if projections are arranged distributed over the circumference of the sealing lip at the axial end region, which are arranged spaced apart from one another. These projections are preferably formed as radially oriented wedges, which form an angle to the normal in the radial direction. It is also advantageous if the projections on the axial end portion of the static sealing lip are conical or wedge-shaped in that they form an angle (α) in section between a plane of the end portion and a plane of the axially extending static sealing lip or a plane the peripheral wall, wherein the angle (α) is not equal to 90 °, preferably 80 °, 77.5 °, 75 °, 72.5 °, 70 ° or smaller. Between the projections is advantageous in each case a free space which serves to receive compressed material, so that the assembly forces remain as constant as possible. In this case, the axial length of the projections can be selected application-specific.
Auch ist es bei einem weiteren Ausführungsbeispiel vorteilhaft, wenn die Vorsprünge im Schnitt in Umfangsrichtung betrachtet eine dreieckige oder trapezförmige oder rechteckige oder runde oder ovale Kontur aufweisen.It is also advantageous in a further embodiment, when the projections have a triangular or trapezoidal or rectangular or round or oval contour viewed in the circumferential direction in the section.
Vorteilhaft ist es, wenn die Vorsprünge im Schnitt in radialer Richtung betrachtet eine konische oder keilförmige Kontur aufweisen.It is advantageous if, viewed in the radial direction, the projections have a conical or wedge-shaped contour in the section.
Weiterhin ist es zweckmäßig, wenn die Axialwandung derart konisch ausgebildet ist, dass sie im Schnitt einen Winkel (β) bildet zwischen einer Ebene der Wandung und einer Ebene Umfangswandung, wobei der Winkel (β) kleiner 90°, vorzugsweise 80°, 77,5°, 75°, 72,5°, 70° oder 65° oder 60° oder kleiner ist.Furthermore, it is expedient if the axial wall is designed conically such that it forms an angle (β) in section between a plane of the wall and a plane circumferential wall, wherein the angle (β) is less than 90 °, preferably 80 °, 77.5 °, 75 °, 72.5 °, 70 ° or 65 ° or 60 ° or less.
Auch ist es vorteilhaft, wenn im Übergang von der statischen Dichtlippe zu den Vorsprüngen eine umlaufende Stufe oder eine umlaufende Rinne vorgesehen ist. It is also advantageous if a peripheral step or a circumferential groove is provided in the transition from the static sealing lip to the projections.
Auch ist es zweckmäßig, wenn an der Bewegungsdichtlippe an einer radial inneren oder äußeren Seite kanalförmige Nuten eingebracht sind.It is also expedient if channel-shaped grooves are made on the movement sealing lip on a radially inner or outer side.
Dabei wird die Aufgabe hinsichtlich der Kolben-Zylindereinheit gelöst mit den Merkmalen von Anspruch 9, wonach eine Kolben-Zylindereinheit geschaffen wird, insbesondere eine solche Kolben-Zylindereinheit einer Druckmittelbetätigungseinheit, mit einer oben beschriebenen Dichtungsanordnung.The object is achieved with respect to the piston-cylinder unit with the features of
Auch wird die Aufgabe zu der Dichtung gelöst mit den Merkmalen von Anspruch 10. Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele in Verbindung mit den zugehörigen Figuren näher erläutert: The object of the seal is also achieved with the features of
Dabei zeigen:Showing:
Die
Das Ausführungsbeispiel der
Die Beschreibung der Vorsprünge
Die
Diese Stufe
Die
Dabei kann es vorteilhaft sein, wenn die kanalförmige Nut
Die
Auch ist in
Die
Die
Die
Die
Die
Die
Die
Die
Wie zu erkennen ist, ist die Dichtung
Die
Die erfindungsgemäße Ausgestaltung der keilförmigen Vorsprünge
Die
In dem Ausführungsbeispiel der
Im Ausführungsbeispiel der
Die
Die
Die
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Dichtung poetry
- 22
- statische Dichtlippe static sealing lip
- 33
- Bewegungsdichtlippe Motion sealing lip
- 44
- Bogen bow
- 55
- axiales Ende axial end
- 66
- Vorsprung head Start
- 77
- Freiraum free space
- 88th
- Abschnitt section
- 99
- Seitenwand Side wall
- 1010
- Seitenwand Side wall
- 1111
- Grat ridge
- 1212
- Stufe step
- 1313
- Fuß foot
- 1414
- kanalförmige Nut channel-shaped groove
- 1515
- Wand wall
- 1616
- Ausgleichselement compensation element
- 1717
- axial vorstehender Bereich axially projecting area
- 1818
- Kontur contour
- 1919
- Darstellung presentation
- 2020
- Kontur contour
- 2121
- radial innere Kontur radially inner contour
- 2222
- radial äußere Kontur radially outer contour
- 2323
- Flanke flank
- 2424
- Flanke flank
- 2525
- Flanke flank
- 2626
- Flanke flank
- 2727
- Axiales Ende Axial end
- 2828
- Darstellung presentation
- 2929
- Kontur contour
- 3030
- radial innere Kontur radially inner contour
- 3131
- radial äußere Kontur radially outer contour
- 3232
- Flanke flank
- 3333
- Flanke flank
- 3434
- Flanke flank
- 3535
- Flanke flank
- 3636
- Axiales Ende Axial end
- 3737
- Basis Base
- 3838
- Grat ridge
- 3939
- Kontur contour
- 4040
- Kontur contour
- 4141
- Dichtung poetry
- 4242
- statische Dichtlippe static sealing lip
- 4343
- Bewegungsdichtlippe Motion sealing lip
- 4444
- axiales Ende axial end
- 4545
- Vorsprung head Start
- 4646
- Dichtungsanordnung sealing arrangement
- 4747
- Dichtung poetry
- 4848
- Aufnahme admission
- 4949
- Umfangswandung peripheral
- 5050
- Axialwandung axial wall
- 5151
- Axialwandung axial wall
- 5252
- Weitere Wandung Further wall
- 5353
- Bewegungsdichtlippe Motion sealing lip
- 5454
- Vorsprung head Start
- 5555
- Bogen bow
- 5656
- Bereich Area
- 5757
- Bereich Area
- 5858
- Drehpunkt pivot point
- 5959
- Bereich Area
- 6060
- Bereich Area
- 6161
- Aufnahme admission
- 6262
- Umfangswandung peripheral
- 6363
- Axialwandung axial wall
- 6464
- Axialwandung axial wall
- 6565
- weitere Wandung another wall
- 6666
- Aufnahme admission
- 6767
- Axialwandung axial wall
- 6868
- Axialwandung axial wall
- 6969
- Umfangswandung peripheral
- 7070
- weitere Wandung another wall
- 7171
- Aufnahme admission
- 7272
- Umfangswandung peripheral
- 7373
- Axialwandung axial wall
- 7474
- Axialwandung axial wall
- 7575
- weitere Wandung another wall
- 7676
- Kragen´ Collar
- 7777
- Kraft force
- 7878
- Radialkraft radial force
- 7979
- Axialkraft axial force
- 8080
- Kontaktpunkt contact point
- 8181
- Eckbereich corner
- 8282
- Seitenwandung sidewall
- 8383
- Dichtlippe sealing lip
- 8484
- vorspringendes Element projecting element
Claims (10)
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: SCHAEFFLER TECHNOLOGIES GMBH & CO. KG, DE Free format text: FORMER OWNER: SCHAEFFLER TECHNOLOGIES AG & CO. KG, 91074 HERZOGENAURACH, DE Effective date: 20140213 Owner name: SCHAEFFLER TECHNOLOGIES AG & CO. KG, DE Free format text: FORMER OWNER: SCHAEFFLER TECHNOLOGIES AG & CO. KG, 91074 HERZOGENAURACH, DE Effective date: 20140213 |
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| R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: SCHAEFFLER TECHNOLOGIES AG & CO. KG, DE Free format text: FORMER OWNER: SCHAEFFLER TECHNOLOGIES GMBH & CO. KG, 91074 HERZOGENAURACH, DE Effective date: 20150127 |
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| R012 | Request for examination validly filed | ||
| R016 | Response to examination communication | ||
| R002 | Refusal decision in examination/registration proceedings | ||
| R003 | Refusal decision now final |