DE19814145A1 - Dichtring für einen Kolben einer hydraulischen Vorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Dichtring und insbesondere auf einen Dichtring, der aus einem elastischen Material, wie beispielsweise Gummi, hergestellt ist, der in eine ringförmige Nut gesetzt ist, die an einer äußeren Umfangsfläche eines Kolbens ausgebildet ist, und der in einem Zylinder einer hydraulischen Vorrichtung, wie beispielsweise einer Hydraulikkolbenpumpe, bewegbar ist, um einen Spalt abzudichten, der zwischen der äußeren Umfangsfläche des Kolbens und einer inneren Umfangsfläche des Zylinders gebildet ist.

Ein herkömmlicher, aus Gummi hergestellter Dichtring 1A, der in Fig. 8 gezeigt ist, ist zusammen mit einem Unterstützungsring 4 in einer ringförmigen Nut 2a angeordnet, die an einer äußeren Umfangsfläche eines Kolbens 2 ausgebildet ist, der in einem Zylinder 3 beweglich ist, um einen Spalt abzudichten, der zwischen einer äußeren Umfangsfläche des Kolbens 2 und einer inneren Umfangsfläche des Zylinders 3 gebildet ist. Der Dichtring 1A hat eine innere Umfangsfläche, die in der Gestalt eines geraden Zylinders geformt ist, wobei der Dichtring 1A in der Nut 2a durch die Bodenfläche der Nut 2a aufgeweitet wird, um eine Kontaktdruckverteilung zwischen der inneren Umfangsfläche des Dichtrings 1A und einer Bodenfläche der Nut 2a zu erzeugen. Der Dichtring 1A ist an seinem äußeren Umfang mit einem einzigen ringförmigen Vorsprung 1a versehen, der in einer axialen Richtung des Dichtrings 1A in einer Mitte liegt, und er ist mit einem Querschnitt in einer trapezoidalen Form versehen, weshalb eine Zusammensetzung des Dichtrings 1A symmetrisch zu einer radialen Linie ist, die durch eine axiale Mitte des Dichtrings 1A verläuft. Der Dichtring 1A in der Nut 2a des Kolbens 2 in dem Zylinder 3 wird in einer radialen Richtung durch den Kolben 2 und den Zylinder 3 zusammengedrückt, um eine Kontaktdruckverteilung zwischen dem ringförmigen Vorsprung 1a des Dichtrings 1A und dem inneren Umfang des Zylinders 3 zu erzeugen.

Der in Fig. 8 gezeigte Dichtring 1A hat einen Vorteil, der darin besteht, daß kein Fehler beim Anordnen des Dichtrings 1A in der Nut 2a entsteht, weil die Konfiguration des Dichtrings 1A bezüglich der durch die axiale Mitte des Dichtrings 1A verlaufenden radialen Richtung symmetrisch ist. Der Dichtring 1A hat jedoch einen Nachteil, der darin besteht, daß es schwierig ist, den Kontaktdruck zwischen dem inneren Umfang des Dichtrings 1A und der Bodenfläche der Nut 2a auf einen Wert zu erhöhen, der ausreicht, um eine Strömung eines stark unter Druck gesetzten hydraulischen Mittels über den inneren Umfang des Dichtrings 1A zu blockieren, ohne die Schwierigkeit beim Anordnen des Dichtrings 1A in der Nut 2a zu erhöhen, weil ein Erhöhen des Kontaktdrucks eine Kraft erhöht, die erforderlich ist, um den Dichtring 1A beim Einsetzen des Dichtrings 1A in die Nut 2a aufzuweiten. Der Dichtring 1A hat einen weiteren Nachteil, der darin besteht, daß es schwierig ist, den Kontaktdruck zwischen dem ringförmigen Vorsprung 1a des Dichtrings 1A und der inneren Umfangsfläche des Zylinders 3 auf einen Wert zu erhöhen, der dazu ausreicht, eine Strömung des stark unter Druck gesetzten Hydraulikfluids über den äußeren Umfang des Dichtrings 1A zu blockieren, ohne eine Reibwiderstand gegen die Bewegung des Kolbens 2a zu erhöhen, weil ein Dichtwinkel der Hochdruckseite (rechte Seite in Fig. 8) des ringförmigen Vorsprungs 1a auf einen relativ engen Dichtwinkel begrenzt ist, um den Reibwiderstand auf einem relativ geringen Wert zu halten.

Ein anderer herkömmlicher, aus Gummi hergestellter Dichtring 1B, der in Fig. 9 gezeigt ist, ist zusammen mit einem Unterstützungsring 4 in einer ringförmigen Nut 2a angeordnet, die an einer äußeren Umfangsfläche eines Kolbens 2 ausgebildet ist, der in einem Zylinder 3 bewegbar ist, um einen Spalt abzudichtender der zwischen der äußeren Umfangsfläche des Kolbens 2 und einer inneren Umfangsfläche des Zylinders 3 gebildet ist. Der Dichtring 1B hat eine innere Umfangsfläche, die in der Gestalt eines geraden Zylinders geformt ist, wobei der Dichtring 1B in der Nut 2a durch die Bodenfläche der Nut 2a aufgeweitet wird, um eine Kontaktdruckverteilung zwischen der inneren Umfangsfläche des Dichtrings 1B und einer Bodenfläche der Nut 2a zu erzeugen. Der Dichtring 1B ist an seinem äußeren Umfang mit einem einzigen ringförmigen Vorsprung 1b versehen, der an einer in einer axialen Richtung des Dichtrings 1B gegenüber einer Mitte des Dichtrings 1B zu einer Hochdruckseite (rechte Seite in Fig. 9) versetzten Position liegt. Der ringförmige Vorsprung 1b ist mit einem relativ großen Dichtwinkel an seiner Hochdruckseite und mit einem relativ kleinen Dichtwinkel an seiner Niederdruckseite versehen, so daß eine Konfiguration des Dichtrings 1B nicht bezüglich einer durch eine axiale Mitte des Dichtrings 1B verlaufenden radialen Linie symmetrisch ist. Der Dichtring 1B in der Nut 2a des Kolbens 2 in dem Zylinder 3 wird in einer radialen Richtung durch den Kolben 2 und den Zylinder 3 zusammengedrückt, um eine örtliche Kontaktdruckverteilung zwischen dem ringförmigen Vorsprung 1b des Dichtrings 1B und dem inneren Umfang des Zylinders 3 zu erzeugen.

Der herkömmliche, in Fig. 9 gezeigte Dichtring 1B ist ausreichend, um eine Strömung von stark mit Druck beaufschlagten Hydraulikmittel über den äußeren Umfang des Dichtrings 1B zu blockieren, weil die örtliche Kontaktdruckverteilung zwischen dem ringförmigen Vorsprung 1b des Dichtrings 1B und der inneren Umfangsfläche des Zylinders 3 erzeugt ist. Der Dichtring 1B hat jedoch einen Nachteil, der darin besteht, daß es schwierig ist, den Kontaktdruck zwischen dem inneren Umfang des Dichtrings 1B und der Bodenfläche der Nut 2a auf einen Wert zu erhöhen, der ausreicht, um die Strömung des stark mit Druck beaufschlagten Hydraulikfluids über den inneren Umfang des Dichtrings 1B zu blockieren. Der Dichtring 1B hat einen weiteren Nachteil, der darin liegt, daß der Dichtring 1B darin fehlschlägt, die Strömung des mit Druck beaufschlagten Hydraulikmittels zu blockieren, wenn der Dichtring 1B in der Nut 2a umgekehrt angeordnet ist.

Entsprechend ist es eine Aufgabe der Erfindung, einen Dichtring zu schaffen, der die vorstehend erwähnten Nachteile löst und somit ein hervorragendes Dichtvermögen vorsieht.

Zur Lösung der vorstehend erwähnten Aufgabe ist erfindungsgemäß ein Dichtring vorgesehen, der aus einem elastischen Material hergestellt ist und in einer ringförmigen Nut angeordnet ist, die an einer äußeren Umfangsfläche eines Hydraulikkolbens ausgebildet ist, der in einem Zylinder einer Hydraulikvorrichtung bewegbar ist, um einen Spalt abzudichten, der zwischen der äußeren Umfangsfläche des Hydraulikkolbens und einer inneren Umfangsfläche des Zylinders definiert ist. Er umfaßt ein Paar erster und zweiter innerer ringförmiger Vorsprünge, die an einem inneren Umfang des Dichtrings vorgesehen sind. Die ersten und zweiten inneren ringförmigen Vorsprünge sind zueinander in einer axialen Richtung des Dichtrings beabstandet. Die ersten und zweiten inneren ringförmigen Vorsprünge sind in elastischem Kontakt mit einer Bodenfläche der Nut, um ein Paar örtlicher Kontaktdruckverteilungen zwischen dem ersten und zweiten inneren ringförmigen Vorsprung des Dichtrings und der Bodenfläche der ringförmigen Nut zu erzeugen. Der Dichtring umfaßt ferner ein Paar erster und zweiter äußerer ringförmiger Vorsprünge, die an einem äußeren Umfang des Dichtrings vorgesehen sind und in der axialen Richtung zueinander beabstandet sind. Die ersten und zweiten äußeren ringförmigen Vorsprünge sind in elastischem Kontakt mit der inneren Umfangsfläche des Zylinders, um ein Paar örtlicher Kontaktdruckverteilungen zwischen dem ersten und zweiten äußeren ringförmigen Vorsprung des Dichtrings und der inneren Umfangsfläche des Zylinders zu erzeugen. Jeder der ersten und zweiten äußeren ringförmigen Vorsprünge hat einen ersten Dichtwinkel an seiner einen Seite und einen zweiten Dichtwinkel an seiner anderen Seite, der größer als der erste Dichtwinkel ist. Der Dichtring hat eine Konfiguration, die bezüglich einer durch eine axiale Mitte des Dichtrings verlaufenden radialen Linie symmetrisch ist.

Die vorgenannte Aufgabe sowie weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen offensichtlich.

Fig. 1 ist eine Schnittansicht einer Hydraulikkolbenpumpe mit einem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel eines Dichtrings;

Fig. 2 ist eine vergrößerte Schnittansicht eines Teils der Fig. 1;

Fig. 3 ist eine Schnittansicht des Ausführungsbeispiels in einem freien Zustand;

Fig. 4 ist eine Schnittansicht, die das Ausführungsbeispiel im Einsatz zeigt;

Fig. 5 ist eine vergrößerte Schnittansicht eines Teils einer Schnittansicht der Hydraulikkolbenpumpe mit einem anderen erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel des Dichtrings;

Fig. 6 ist eine Schnittansicht des zweiten Ausführungsbeispiels in einem freien Zustand;

Fig. 7 ist eine Schnittansicht, die eine abgewandelte ringförmige Nut zur Aufnahme des in den Fig. 1 bis 4 gezeigten Dichtrings zeigt;

Fig. 8 ist eine Schnittansicht, die einen herkömmlichen Dichtring zeigt; und

Fig. 9 ist eine Schnittansicht, die einen anderen herkömmlichen Dichtring zeigt.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.

Nun wird auf Fig. 1 Bezug genommen, in der eine Bremsdruckregeleinheit für ein Blockierschutzbremssystem gezeigt ist, das eine durch einen elektrischen Motor M angetriebene Hydraulikpumpe P umfaßt. Die Hydraulikpumpe F umfaßt ein Paar Kolben 20, 20, die beweglich in einem Zylinder 30 aufgenommen sind. Wie in den Fig. 1 und 2 gezeigt ist, ist jeder der Kolben 20, 20 mit einem erfindungsgemäßen Dichtring 10 versehen, um einen Spalt abzudichten, der zwischen einer äußeren Umfangsfläche jedes Kolbens 20 und einer inneren Umfangsfläche 31 des Zylinders 30 gebildet ist. Der Dichtring 10 ist aus einem elastischen Material, wie beispielsweise Gummi, hergestellt und ist einer ringförmigen Nut 21, die an einer äußeren Umfangsfläche jedes Kolbens 20 ausgebildet ist, zusammen mit einem ringförmigen Unterstützungsring 40 angeordnet. Der in der ringförmigen Nut 21 angeordnete Dichtring 10 wird durch die Bodenfläche 21a der Nut 21 aufgeweitet und in einer radialen Richtung durch den Kolben 20 und den Zylinder 30 zusammengedrückt. Der Dichtring 10 wird nicht in einer axialen Richtung zusammengedrückt.

Wie in den Fig. 2 bis 4 gezeigt ist, hat der Dichtring 10 ein Paar erster und zweiter innerer ringförmiger Vorsprünge 11 und 12 an seinem inneren Umfang und ein Paar äußerer ringförmiger Vorsprünge 13 und 14 an seinem äußeren Umfang. Die inneren ringförmigen Vorsprünge 11 und 12 sind in einer axialen Richtung des Dichtrings 10 zueinander beabstandet und in elastischem Kontakt mit einer Bodenfläche 21a der ringförmigen Nut 21, um ein Paar örtliche Kontaktdruckverteilungen A1 und A2, die in Fig. 4 gezeigt sind, zwischen den inneren ringförmigen Vorsprüngen 11 und 12 des Dichtrings 10 und der Bodenfläche 21a der ringförmigen Nut 21 zu erzeugen.

Die äußeren ringförmigen Vorsprünge 13 und 14 sind in der axialen Richtung zueinander beabstandet und in elastischem Kontakt mit der inneren Umfangsfläche 31 des Zylinders 30, um ein Paar örtlicher Kontaktdruckverteilungen B1 und B2 zwischen den äußeren ringförmigen Vorsprüngen 13 und 14 des Dichtrings 10 und der inneren Umfangsfläche 31 des Zylinders 30 zu erzeugen. Der äußere ringförmige Vorsprung 13 hat einen ersten Dichtwinkel C1 an seiner in den Fig. 2 und 3 linken Seite und einen zweiten Dichtwinkel C2 an seiner in den Fig. 2 und 3 rechten Seite, der größer als der erste Dichtwinkel C1 ist. Der äußere ringförmige Vorsprung 14 hat einen ersten Dichtwinkel C1 an seiner in den Fig. 2 und 3 rechten Seite und einen zweiten Dichtwinkel C2 an seiner in den Fig. 2 und 3 linken Seite, der größer als der erste Dichtwinkel C1 ist.

Wie deutlich in Fig. 3 gezeigt ist, hat der Dichtring 10 eine Konfiguration, die symmetrisch bezüglich einer radialen Linie L ist, die in Fig. 3 gezeigt ist und durch eine axiale Mitte des Dichtrings 10 verläuft. Daher besteht keine Fehlermöglichkeit beim Anordnen des Dichtrings in der Nut 21.

Wenn sich der Kolben 20 nach rechts in Fig. 4 bewegt, wird ein Endabschnitt des Dichtrings 10, der mit den ringförmigen Vorsprüngen 11 und 13 versehen ist, durch Reibkräfte aufgeweitet, die zwischen den äußeren ringförmigen Vorsprüngen 13 und 14 und der inneren Umfangsfläche 31 des Zylinders 30 sowie dem hohen Hydraulikdruck erzeugt werden, der an einer hochdruckseitigen Fläche des Dichtrings 10 aufgebracht ist, so daß die örtliche Kontaktdruckverteilung A1 ihren Kontaktdruck verringert, wobei jedoch die verringerte Kontaktdruckverteilung A1 auf einen Wert bleibt, der ausreicht, um eine Strömung des stark mit Druck beaufschlagten Hydraulikmittels über den Innenumfang des Dichtrings 10 zu blockieren. Die inneren Vorsprünge 11 und 12 können den Kontaktdruck zwischen dem Dichtring 10 und der Bodenfläche 21a der Nut 21 erhöhen, ohne zu einem Anstieg der Schwierigkeit beim Anordnen des Dichtrings 10 in der Nut 21 zu führen.

Die äußeren ringförmigen Vorsprünge 13 und 14, die die örtlichen Kontaktdruckverteilungen B1 und B2 erzeugen, verringern die Reibkraft, die zwischen dem Dichtring 10 und dem Zylinder 30 erzeugt wird, so daß der Kolben 20 störungsfrei in dem Zylinder 30 bewegt werden kann. Der Dichtwinkel B2 des äußeren ringförmigen Vorsprungs 13 kann den Kontaktdruck durch den Hydraulikhochdruck erhöhen, der auf den Dichtring 10 aufgebracht wird, so daß der ringförmige Vorsprung 13 eine Strömung des stark mit Druck beaufschlagten Hydraulikmittels über den äußeren Umfang des Dichtrings 10 blockieren kann.

Nun wird auf die Fig. 5 und 6 Bezug genommen, die einen erfindungsgemäßen Dichtring 110 zeigen. Ein Unterschied des Dichtrings 110 gegenüber dem in den Fig. 1 bis 4 gezeigten Dichtrings 10 besteht darin, daß die ersten und zweiten äußeren ringförmigen Vorsprünge 13 und 14, die an einem äußeren Umfang des Dichtrings 110 vorgesehen sind, in einer axialen Richtung des Dichtrings 110 näher an der axialen Mitte des Dichtrings 110 als die ersten und zweiten inneren ringförmigen Vorsprünge 11 und 12 liegen, die jeweils an der linken und rechten Seite in den Fig. 5 und 6 liegen, wodurch eine Strömung des stark mit Druck beaufschlagten Hydraulikmittels über einen äußeren Umfangs des Dichtrings 110 durch den Vorsprung 13 blockiert ist, der links (an der Niederdruckseite) angeordnet ist.

Nun wird auf Fig. 7 Bezug genommen, die eine abgewandelte ringförmige Nut 211 zur Aufnahme des in Fig. 3 gezeigten Dichtrings 10 zeigt. Ein Abschnitt an der linken Seite einer Bodenfläche 211a der Nut 211 hat eine größere Tiefe, um einen Kontaktdruck zwischen dem äußeren ringförmigen Vorsprung 14 und dem Zylinder 3 zu verringern, so daß eine schmierende Hydraulikmittelschicht zwischen dem Vorsprung 13 und dem Zylinder 3 geschaffen ist, wodurch der Kolben 20 störungsfrei in dem Zylinder 3 bewegt werden kann.

Während die Erfindung unter Bezugnahme auf das beschrieben wurde, was gegenwärtig als ihre bevorzugten Ausführungsbeispiele angesehen werden, ist zu verstehen, daß die Erfindung nicht auf die offenbarten Ausführungsbeispiele beschränkt ist. Im Gegensatz dazu soll die Erfindung zahlreiche Abwandlungen und äquivalente Anordnungen umfassen, die in dem Schutzbereich der beigefügten Patentansprüche umfaßt sind.

Die Erfindung bezieht sich auf einen Dichtring mit einem Paar erster und zweiter innerer ringförmiger Vorsprünge 11, 12, die an einem inneren Umfang des Dichtrings 10 in einem axialen Abstand vorgesehen sind und in elastischem Kontakt mit einer Bodenfläche 21a einer Nut 21 sind, um ein Paar örtlicher Kontaktdruckverteilungen A1, A2 zu erzeugen; einem Paar erster und zweiter äußerer ringförmiger Vorsprünge 13, 14, die an einem äußeren Umfang des Dichtrings 10 in einem axialen Abstand vorgesehen sind und in elastischem Kontakt mit einer inneren Umfangsfläche eines Zylinders 30 sind, um ein Paar örtlicher Kontaktdruckverteilungen B1; B2 zu erzeugen; wobei jeder der ersten und zweiten äußeren ringförmigen Vorsprünge 13, 14 an seiner einen Seite einen ersten Dichtwinkel C1 und an seiner anderen Seite einen zweiten Dichtwinkel C2 hat, der größer als der erste Dichtwinkel C1 ist; und wobei der Dichtring 10 eine Konfiguration hat, die bezüglich einer durch eine axiale Mitte des Dichtrings 10 verlaufenden radialen Linie symmetrisch ist.

Claims (5)

1. Dichtring, der aus einem elastischen Material hergestellt ist und in einer ringförmigen Nut (21; 211) angeordnet ist, die an einer äußeren Umfangsfläche eines Hydraulikkolbens (20) ausgebildet ist, der in einem Zylinder (30) einer Hydraulikvorrichtung bewegbar ist, um einen Spalt abzudichten, der zwischen einer äußeren Umfangsfläche des Hydraulikkolbens (20) und einer inneren Umfangsfläche des Zylinders (30) gebildet ist mit
einem Paar erster und zweiter innerer ringförmiger Vorsprünge (11, 12), die an einem inneren Umfang des Dichtrings (10; 110) vorgesehen sind, wobei die ersten und zweiten inneren ringförmigen Vorsprüngen (11, 12) zueinander in einer axialen Richtung des Dichtrings (10; 110) beabstandet sind, wobei die ersten und zweiten inneren ringförmigen Vorsprünge (11, 12) in elastischem Kontakt mit einer Bodenfläche (21a; 211a) der Nut (21; 211) sind, um ein Paar örtlicher Kontaktdruckverteilungen (A1, A2) zwischen den inneren ringförmigen Vorsprüngen (11, 12) des Dichtrings (10; 110) und der Bodenfläche (21a; 211a) der ringförmigen Nut (21; 211) zu erzeugen;
einem Paar erster und zweiter äußerer ringförmiger Vorsprünge (13, 14), die an einem äußeren Umfang des Dichtrings (10; 110) vorgesehen sind, wobei die ersten und zweiten äußeren ringförmigen Vorsprünge (13, 14) in der axialen Richtung zueinander beabstandet sind, wobei die ersten und zweiten ringförmigen Vorsprünge (13, 14) in elastischem Kontakt mit der inneren Umfangsfläche des Zylinders (30) sind, um ein Paar örtlicher Kontaktdruckverteilungen (31; 32) zwischen den äußeren ringförmigen Vorsprüngen (13, 14) des Dichtrings (10; 110) und der inneren Umfangsfläche des Zylinders (30) zu erzeugen;
wobei jeder der ersten und zweiten äußeren ringförmigen Vorsprünge (13, 14) an seiner einen Seite einen ersten Dichtwinkel (C1) und an seiner anderen Seite einen zweiten Dichtwinkel (C2) hat, der größer als der erste Dichtwinkel (C1) ist; und
wobei der Dichtring (10; 110) eine Konfiguration hat, die bezüglich einer durch eine axiale Mitte des Dichtrings (10; 110) verlaufenden radialen Linie symmetrisch ist.

2. Dichtring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Seite des ersten äußeren ringförmigen Vorsprungs (13) zu der einen Seite des zweiten äußeren ringförmigen Vorsprungs (14) zeigt.

3. Dichtring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die andere Seite des ersten äußeren ringförmigen Vorsprungs (13) zu der anderen Seite des zweiten äußeren ringförmigen Vorsprungs (14) zeigt.

4. Dichtring nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein niederdruckseitiger Abschnitt der Bodenfläche (211a) der ringförmigen Nut (211) des Hydraulikkolbens (20) eine größere Tiefe hat, um einen Kontaktdruck zwischen einem der äußeren ringförmigen Vorsprünge (13, 14), der in der ringförmigen Nut (211) an einer Niederdruckseite liegt, und der inneren Umfangsfläche des Zylinders (30) zu verringern.

5. Dichtring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (20) ein Kolben einer Hydraulikpumpe ist.