DE3038717A1

DE3038717A1 - Radialdichtung

Info

Publication number: DE3038717A1
Application number: DE19803038717
Authority: DE
Inventors: Benito Torino Panchetti
Original assignee: PELISSERO PANCHETTI POLIMAC
Current assignee: PELISSERO PANCHETTI POLIMAC
Priority date: 1979-09-25
Filing date: 1980-10-14
Publication date: 1982-05-27
Also published as: FR2492034A1; IT1123311B; US4357026A; IT7925963A0

Description

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PATENTANWÄLTE UHLANDSTRASSE 14 c · O 700Ο STUTTGART 1

A 44 379 m Anmelder: Polimac S.a.S. di

m - 192 Pelissero-Panchetti & C,

10. Oktober 1980 Via Isernia 2

10151. Torino

(Italien)

Beschreibung Radialdichtung

Die Erfindung betrifft eine Radialdichtung, die insbesondere für Achsen geeignet ist', welche sich ihrerseits axial durch ein Druckmedium enthaltende Zylinder bewegen, insbesondere in Stoßdämpfern des McPhersons-Typs, wobei die Dichtung in an sich bekannter Weise einen starren Stützring aufweist und einen aus flexiblem Abdichtungsmaterial hergestellten Formkörper, welcher auf dem Ring montiert ist und wenigstens eine kreisförmige, dynamische Dichtlippe an der Achsoberfläche und wenigstens eine kreisförmige, statische Dichtlippe an einer die Vorderseite des Zylinders verschließenden, senkrecht zur Mittellinie der Achse gelegenen Fläche aufweist,

Dichtungen dieses Typs sind gut bekannt und finden in der Technik Anwendung; sie umfassen im allgemeinen neben den erwähnten Merkmalen eine weitere, dynamische Dichtlippe, welche auf die Achsoberfläche an demjenigen Ende wirkt, . welches dem Ende, an dem der Druck ausgeübt-wird, gegenüberliegt, während die Hauptdichtlippe ferner in Abdichtposition gegen die Achsoberfläche durch eine passende Feder, beispielsweise eine Schraubenfeder, angedrückt wird, wobei diese Feder ringförmig·an der Außenseite der Hauptdichtlippe angeordnet und in der Lage ist, eine radiale Wirkung zur Mittellinie der Achse hin zu entwickeln,

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Die Dichtungen dieser Art, wie sie bis jetzt hergestellt und verwendet werden, weisen eine Hauptlippe mit einer die Lippe äußerlich begrenzenden Fläche auf, welche dazu bestimmt ist, dem Mediumdruck zu unterliegen und mit der Achse der Dichtung ■einen bestimmten Winkel bildet. Dieser Winkel ist offensichtlich bestrebt, seine Öffnung nach dem Aufbringen der Dichtung auf die Achse und der anschließenden Verdrehung der Lippe um ihre betreffende Gelenklinie zu vergrößern. In jedem Falle zeigt bei bekannten Ausführungsformen dieser Winkel, welcher auch Schneidewinkel genannt wird, immer eine Öffnung, die wesentlich kleiner als 60° ist, so daß, wenn sich die Dichtung in ihrer Arbeitsposition befindet, die erwähnte Fläche eine _ .im wesentlichen kegelstumpfförmige Gestalt hat, wobei der Scheitel auf der Achsmittellinie innerhalb des Dichtringes der Dichtung liegt.

Diese bekannten Dichtungen lieferten jedoch keine voll befriedigenden Ergebnisse, insbesondere bei den oben beschriebenen Anwendungsfällen, da ein Ausblasen der Stoßdampferflüssigkeit auftrat, vor allem nach langer Benutzung desselben.

Im Hinblick darauf ist es Aufgabe der Erfindung, eine Radialdichtung dieser Art und für die angegebenen Anwendungsfälle vorzuschlagen, welche es gestattet, in Übereinstimmung mit der dynamischen Abdichtung ein Durchblasen des Druckmediums streng zu vermeiden. Weiterhin soll gemäß der Erfindung eine gattungsgemäße Dichtung mit den erwähnten Merkmalen geschaffen werden, welche auch eine bessere statische Abdichtung im Zusammenhang mit der Verschlußfläche des Zylinders, insbesondere in Stoßdämpfern, ermöglicht.

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Gemäß der Erfindung und im Gegensatz zu den erwähnten Merkmalen der bekannten Technik wird die Aufgabe der Erfindung durch eine Dichtung, wie oben angegeben, gelöst,

die
wobei jene^Dichtlippe außen begrenzende Flache, welche dazu bestimmt ist, dem Mediumdruck zu unterliegen, mit der Achse der Dichtung einen solchen Winkel bildet, daß nach Verbringung in die Arbeitsstellung und anschließender Verdrehung der Lippe um ihre Gelenklinie der von dieser Fläche mit der Mittellinie der Achse gebildete Winkel oder Schneidwinkel im wesentlichen gleich 90° wird. Es wurde tatsächlich beobachtet, daß bei einer Dichtung gemäß der Erfindung die Hauptdichtlippe ihren maximalen Schab- oder Reibeffekt mit * anschließender, maximaler Dichtwirkung entwickelt, und zwar selbst nach langem Gebrauch des Stoßdämpfers od. dgl., in. den die Dichtung eingepaßt ist. . -

Dies geht wenigstens teilweise auf die Tatsache zurück, daß dann, wenn die oben erwähnte Fläche so wie in den bekannten Konfigurationen geneigt ist, die Kraft, welche sich aus dem auf jene Fläche ausgeübten Mediumdruck ableitet, in eine· erste, senkrecht zu jener Fläche verlaufende Komponente und in eine zweite Komponente aufgelöst wird, die parallel zu jener Fläche verläuft und zur Mittellinie der Achse hin gedreht ist. Die erste Komponente, deren Verlängerung außerhalb der Rotationslinie der Lippe liegt, schließt eine Rotationsbeanspruchung auf die Lippe in einer Richtung entgegengesetzt zur Richtung der Dichtung ein, während die zweite Komponente die Möglichkeit eines Durchblasens des Mediums oder Ausleckens zwischen Dichtkante und Achsoberfläche bestimmt.

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Im Gegensatz hierzu hat bei einer Dichtung gemäß der Erfindung die aus dem Mediumdruck abgeleitete Kraft eine auf jene Oberfläche wirkende Resultierende, die im wesentlichen parallel zur Mittellinie der Achse verläuft, und deren Wirkungslinie die Gelenklinie der Lippe schneidet oder innerhalb derselben hindurchgeht.

Im letzteren Fall wirkt die Kraft dahingehend, die Lippe zur Achsoberfläche hin zu verdrehen und infolgedessen die Abdichtungsverhältnisse zu steigern. Gemäß einem weiteren, .vorteilhaften Merkmal der Erfindung ist die Dichtung, in welcher ihr starrer Stützring mechanisch parallel zur Mittellinie der Achse in Richtung zur Vorderseiten-Verschlußfläche des Zylinders hin mechanisch belastet ist, zum Zwecke einer statischen Abdichtung an jener vorderen Verschlußfläche mit wenigstens zwei kreisförmigen und konzentrischen Dichtlippen versehen, die zwischen sich einen Hohlraum bestimmen. Auf diese Weise wird eine Art von Labyrinth erhalten, welches beträchtlich dazu beiträgt, die Dichtwirkung der Dichtung in diesem Bereich zu verbessern und eine Garantie dagegen ist, daß ein Leckwerden aufgrund eines möglichen Ritzens der Verschlußfläche eintritt.

Da darüber hinaus während des Montierens des 'Stoßdämpfers ' die Dichtung anfänglich an der Vorderseiten-Verschlußfläche des Zylinders angeordnet ist, wonach der Stoßdämpfer mit Hilfe eines den steifen Stützring belastenden, mechanischen Mittels montiert wird, sind die Möglichkeiten, daß sich die Dichtung während der Montageoperation aus ihrer idealen, theoretischen Position heraus verschiebt, im Vergleich mit bekannten Lösungen vermindert, bei denen lediglich eine

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einzige Dichtlippe vorgesehen ist, weil die Einpaß- und Haltefläche zwischen Dichtung und Verschlußfläche vergrößert ist.

Fig. 1 ist eine schematische Querschnittsansicht eines Stoßdämpfers des McPherson-Typs, an welchem eine erfindungsgemäße Dichtung, die in den beiden Figurenhälften in zwei verschiedenen Versionen dargestellt ist, angebracht ist.

Fig. 2 ist eine Querschnittsansicht entlang einer durch.die Achse der Dichtung verlaufenden Ebene.

Fig. 3 ist eine vergrößerte Schnittansicht mit einer Darstellung der statischen Dichtlippen in ihren minimalen und maximalen Verbiegungszuständen.

Fig. 4 ist eine Querschnittsansicht entsprechend derjenigen in Fig. 2 mit einer Darstellung der gleichen Dichtung in · eingepaßtem Zustand.

Wie aus Fig. 1 hervorgeht, weist ein Stoßdämpfer eines an sich bekannten Typs einen äußeren Zylinder 10, eine koaxiale, innere Achse 12 und ein Verschlußelement oder eine Verschlußfläche 14 für den Zylinderboden auf. Das Element 14 ist hermetiseh mit einer Dichtung 16 in den Zylinder 10 eingepaßt, wobei zur Befestigung ein Gewinde 16' oder - bei einer anderen Ausführungsform - eine Schweißstelle 16" dient. Das Element 14 ist in der Lage, ein axial belastendes, mechanisches Element 18 abzustützen, innerhalb dessen sich die Achse 12 axial in beiden Richtungen entsprechend dem Pfeil X bewegen kann, wobei auch eine Antifriktionsbüchse 19 im Bedarfsfall, vorgesehen sein kann. Die Verschlußfläche 14 ist mit einer

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Radialdichtung 20 versehen, die dazu dient, ein Auslaufen von unter Druck stehendem Medium,"insbesondere Drucköl, welches im Hohlraum 22 des Zylinders 10 vorhanden ist, zu verhüten, und zwar sowohl an der Fläche 14 als auch an der Außenfläche der Achse 12.

Um dies zu erreichen, weist die Dichtung 20, wie am besten aus Fig. 2 und 4 ersichtlich, einen starren Stützring 24, beispielsweise aus Metall, auf, welcher einen Körper trägt, der seinerseits aus einem flexiblen Dichtmaterial hergestellt ist, insbesondere aus gummiähnlichem Material. Dieser aus Dichtmaterial hergestellte Körper ist mit 26 bezeichnet. In Fig. 2 und. 4 ist die Dichtung in Querschnittsansicht entlang einer Ebene dargestellt, die durch ihre Achse verläuft. Die nachfolgende Beschreibung bezieht sich auf diese Schnittansicht mit der Angabe von Punkten und Linien derselben, denen Linien und Flächen offensichtlich entsprechen, die man aus der Umhüllenden dieser Punkte und Linien um die Dichtungsachse herum erhält. Diese Dichtungsachse fällt mit der Mittellinie der Achse 12 zusammen, wenn sich die Dichtung in Arbeitsstellung befindet. Vor allem zeigt, wie sich aus Fig. 2 ergibt, die Dichtung im wesentlichen zwei Lippen, nämlich eine Hauptlippe 28 und eine sekundäre Lippe 30, wobei die erstere Lippe sich an der dem Druck unterworfenen Seite der Dichtung befindet, während die letztere Lippe eine Dichtwirkung unter Bedingungen ausübt, die keinem Druck unterworfen sind.

Entsprechend einer bekannten Technik werden die Dichtlippen in solcher Weise hergestellt, daß sie im Moment der Montage eine'Verdrehung oder Verschwenkung um einen Punkt (in Querschnittsansicht) erfahren, wobei dieser Punkt etwa in dem

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Bereich .liegt, der in Fig. 2 mit A angegeben ist. Diese Verdrehung tritt unter dem radialen Druck auf, welcher nach außen bei der Einpassung ausgeübt wird. Die beiden Dichtlippen 28 und 30 weisen. Oberflächen 32 bzw. 34 auf, welche der Achse der Dichtung zugekehrt und winkelmäßig so angeordnet sind, daß sie negative bzw., positive Winkel mit der Achse in der Weise einschließen, _A daß sich unter Betriebsverhältnissen ein Hohlraum 36 (Fig. 4) ergibt, welcher zur Dichtung aufgrund der Ausbildung einer Art Labyrinth beiträgt. Die Hauptlippe 28 ist in ihrem oberen Teil durch eine Fläche 38 bestimmt, welche dem Mediumdruck unterworfen ist und mit der Dichtungsachse in der in Fig. 2 dargestellten Außerbetriebsstellung einen vorgegebenen Winkel 06 bildet, welcher in dem dargestellten, besonderen Fall größer als 60. ist. In jedem Fall hat der Winkel oL eine Öffnung oder Größe, die vom Dichtungsmaterial und dem Dichtungslippen-Artikulationswinkel abhängt. Diese Winkelöffnung wird in solcher Weise berechnet, daß nach Einpassung der Dichtung jene Fläche 38 mit der Mittellinie der Achse 12 einen Winkel oL bildet, der im wesentlichen gleich 90° ist. Auf diese Weise gibt der vom Öl auf die Fläche 38 ausgeübte Druck Anlaß zu einer Resultierenden R (Fig. 4), welche im wesentlichen parallel zur Mittellinie der Achse 12 verläuft und es ermöglicht, vorteilhafte Eigenschaften einer besseren Achsdichtung zu erreichen, und zwar Dank der Erzielung eines maximalen Reiboder Schabeffektes und der Eliminierung von Möglichkeiten des Ausleckens von Druckmedium. (Dieses Auslecken oder Ausblasen des Druckmediums tritt bei gewöhnlichen Dichtungen immer dann ein, wenn ein Keil aufgrund der Geometrie des Winkels erhalten wird, der üblicherweise "Schneidewinkel" genannt wird, und zwar selbst dann, wenn er entsprechend gegenwärtig angewandter Technologien direkt aus dem Formvorgang erhalten wird).

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Weiterhin ist die Resultierende R im wesentlichen mit dem Artikulations- oder Gelenkpunkt der Dichtlippe ausgerichtet oder gegebenenfalls in Richtung auf die Mittellinie der Achse 12 mit Bezug auf diesen Punkt verschoben. Infolgedessen hat sie die Tendenz, die Dichtlippe 28 gegen die Oberfläche der Achse 12 zu schieben. Diese Wirkung wird in an sich bekannter Weise durch ein elastisches Element 40 vervollständigt, beispielsweise in Gestalt einer Spiralfeder, welche unter Druck von einem passenden Sitz 42 aufgenommen ist, der seinerseits auf der Außenseite der Dichtlippe 28 vorgesehen ist. Die Dichtung weist weiterhin entsprechend ihrem statischen Dichtungsbereich an der den Zylinder verschließenden Fläche 14 zwei ausgerichtete und konzentrische Dichtlippen 44 und 46 auf, welche zwischen sich einen Hohlraum 48 ausbilden. Wenigstens eine dieser Lippen, im vorliegenden Fall die Lippe 44, ist im wesentlichen mit der Richtung Y der Dichtungskompression durch das Element 18 auf den metallischen Ring 24 ausgerichtet.

Das Vorhandensein der beiden Lippen 44, 46 und des Hohlraums 48 schafft vor allem ein Labyrinth, welches es ermöglicht, eine perfekte Abdichtung selbst in dieser Situation zu gewährleisten. Darüber hinaus wird durch Vergrößerung der Dichtungsabstiitzungsflache auf der Verschlußfläche 14 ein weiterer Vorteil dadurch erreicht, daß die Dichtung sicherer in ihrer theoretischen Einpaßstellung gehalten ist, da die Dichtung besser daran gehindert ist, Positionen einzunehmen, die radial mit Bezug auf die geplante Position versetzt ist, bevor das Verschluß- und Kompressionselement 18 angewandt wird und während des Einpassens desselben. Auf diese Weise ist eine präzise

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Positionierung der Dichtung in vollkommenerer Weise gewährleistet. Man erhält infolgedessen auch eine bessere Garantie dafür, daß die Dichtung unter idealen Verhältnissen arbeiten kann, ohne anschließend einer sie aus dem Gleichgewicht bringenden Abnutzung zu unterliegen, welche die Dichtung und infolgedessen den gesamten Stoßdämpfer rasch unbrauchbar machen würde.

Ferner gibt die Doppeldichtung, wie' sie durch die beiden Lippen erreicht wird, eine Garantie gegen ein mögliches Mediumauslecken aufgrund eines Einkerbens der Verschlußfläche, welches beispielsweise von Herstellungsdefekten derselben herrührt, und ermöglicht schließlich die Absorption großer Einpaßhübe (Fig. 3), wobei wirtschaftlichere, mechanische Konfigurationen mit größeren Toleranzen ermöglicht sind.

Es ist zu beachten, daß die hier beschriebene und dargestellte Konfiguration Abwandlungen und Modifizierungen erfahren kann, ohne dabei vom allgemeinen Erfindungsgedanken abzuweichen.

Claims

HOEGER, STELtRHCHTp.&: RARTNER3 0 3 87 1

PATENTANWÄLTE UHLANDSTRASSE UcD 7000 STUTTGART 1

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(Italien)

Patentansprüche :

( 1.^Radialdichtung für Achsen (12)/ die sich axial durch ein Druckmedium enthaltende Zylinder (10) bewegen, insbesondere in McPhersons-Stoßdämpfern, mit einem steifen Stützring (24) und einem Formkörper (26) aus flexiblem Abdichtmaterial, der auf den Ring aufgebracht ist und · wenigstens eine kreisförmige-, dynamische Dichtlippe (28) an der Achsoberfläche und wenigstens eine kreisförmige, statische Dichtlippe (44) an der die Zylindervorderseite verschließenden, senkrecht zur Mittellinie der Achse (12) verlaufenden Fläche (14) aufweist, wobei die dynamische Dichtlippe (28) in ihrem Nicht-Arbeitszustand vor dem Aufbringen auf die Achse (12) eine die Lippe (28) außen begrenzende, dem Mediumdruck unterworfene Fläche (38) aufweist, die mit der Achse der Dichtung (20) einen solchen Winkel (oC ) bildet, da^ nach Verbringung in den Arbeitszustand und anschließender Verdrehung der Lippe (28) um ihre Gelenklinie (A) der von dieser Fläche (38) mit einer Mantellinie der Achse (12) gebildete, auch Schneidewinkel genannte Winkel (o&' ) im wesentlichen gleich 90 wird.
2. Dichtung nach Anspruch 1, wobei der im Nicht-Arbeitszustand gemessene Winkel (cL ) in Abhängigkeit von der im Konstruktionsstadium in Aussicht genommenen Dichtungsgeometrie. variiert und nicht kleiner als 60 ist.

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3. Dichtung nach Anspruch 1, wobei die Lippendichtflache (32) bis zu einer Position, die im wesentlichen der Lippen-Gelenklinie (A) entspricht, mit der Dichtungsachse einen negativen Winkel bildet, wobei sie mit einer Fläche (34) verbunden ist, die mit der Dichtungsachse einen positiven Winkel bildet und zu einer zweiten, an der dem Druck nicht unterworfenen Seite gelegenen Dichtlippe (30) gehört, und wobei zwischen den beiden Dichtlippen (28,30) ein Hohlraum (3 6) ausgebildet ist.

4. Dichtung nach Anspruch 1, wobei der Stützring (24) mechanisch in einer Richtung parallel zur Mittellinie der · Achse ' (12) und zur Verschlußfläche (14) der Zylindervorderseite hin belastet ist, und wobei eine statische Abdichtung an der Vorderseiten-Verschlußfläche (14) durch wenigstens zwei kreisförmige und konzentrische Dichtlippen (44,46) gewährleistet ist, die zwischen sich einen Hohlraum (48) ausbilden.

5. Dichtung nach Anspruch 4, wobei wenigstens eine der statischen Dichtlippen (44,46) im wesentlichen mit dem Stützringbereich ausgerichtet ist, der mechanischen Belastungen unterliegt.

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