DE102021101196A1

DE102021101196A1 - Dichtungsanordnung für eine linearvorschubeinrichtung

Info

Publication number: DE102021101196A1
Application number: DE102021101196.5A
Authority: DE
Inventors: Anton Zedelmaier; Kilian Hengge
Original assignee: Otto Bihler Handels Beteiligungs GmbH
Current assignee: Otto Bihler Handels Beteiligungs GmbH
Priority date: 2021-01-21
Filing date: 2021-01-21
Publication date: 2022-07-21

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Dichtungsanordnung (10) für eine Linearvorschubeinrichtung mit einem zylinderförmigen Gehäuse (12) und einem darin beweglich angeordneten Vorschubelement (14), umfassend ein Dichtungselement (20) mit einem Körperabschnitt (20a), welcher dazu eingerichtet ist, in einer komplementären Ausnehmung (12a) in dem Gehäuse (12) einzuliegen, einer ersten Dichtlippe (22), welche in einem in der Ausnehmung (12a) einliegenden Zustand der Dichtungsanordnung (10) in einem bezogen auf die Ausfahrrichtung des Vorschubelements (14) vorderen Bereich angeordnet ist und über eine Innenwand (12b) des Gehäuses unter einem ersten Winkel (W22) übersteht, und einer zweiten Dichtlippe (24), welche in dem einliegenden Zustand in der Ausfahrrichtung hinter der ersten Dichtlippe (22) angeordnet ist und über die Innenwand (12b) in einem zweiten Winkel (W24) übersteht, wobei zwischen der ersten Dichtlippe (22) und der zweiten Dichtlippe (24) eine Ausnehmung (28) gebildet ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Dichtungsanordnung für eine Linearvorschubeinrichtung mit einem zylinderförmigen Gehäuse und einem darin beweglich angeordneten Vorschubelement sowie eine Linearvorschubeinrichtung mit einem Gehäuse, einem darin verlagerbar aufgenommenen Vorschubelement, einer Antriebsvorrichtung und einer erfindungsgemäßen Dichtungsanordnung.
Es ist auf dem technischen Gebiet der Linearvorschubeinrichtungen bekannt, Dichtungen zwischen einem Gehäuse einer solchen Anordnung und dem darin beweglich angeordneten Vorschubelement mittels speziell hierfür ausgeführter Dichtungen aus Materialien wie zum Beispiel PTFE, NBR, FKM oder ähnlichem vorzusehen, welche ferner durch einen Spiralfederzug, einen O-Ring und/oder ein Übermaß radial vorgespannt sein können. Hierbei dienen die genannten Dichtungen zur Abdichtung des axial beweglichen Vorschubelements gegen das Austreten von zur Schmierung notwendigen Flüssigkeiten wie Öl und ggf. ferner gegen das Eintreten von Schmutz oder anderen Fremdsubstanzen.
Hierbei hat es sich jedoch gezeigt, dass durch die hohen Ausfahrgeschwindigkeiten derartiger Linearvorschubeinrichtungen in Kombination mit den ebenfalls zu beachtenden langen Hubwegen und dem daraus resultierenden wechselnden Innendruck Leckagen prinzipiell begünstig sind. Ferner stellen auch die große Wärmeentwicklung und der Verschleiß bei hohen Gleitgeschwindigkeiten weitere Faktoren dar, die bei der Ausgestaltung von Dichtungsanordnungen für derartige Linearvorschubeinrichtungen zu bedenken sind.
Es ist somit die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Dichtungsanordnung für eine Linearvorschubeinrichtung mit einem zylinderförmigen Gehäuse und einem beweglich darin angeordneten Vorschubelement bereitzustellen, welche sich einerseits durch eine hervorragende Dichtwirkung und andererseits durch eine lange Lebensdauer und einen geringen Verschleiß auszeichnet und somit unabhängig von Gleitgeschwindigkeit, Hub- und Innendruck des axial beweglichen Vorschubelements das Austreten von Schmiermitteln sowie das Eindringen von Schmutz verhindern kann und dabei gleichzeitig nicht zu einer übermäßigen Erwärmung des Vorschubelements führt.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß eine Dichtungsanordnung vorgeschlagen, mit einem Körperabschnitt, welcher dazu eingerichtet ist, in einer komplementären Ausnehmung in dem Gehäuse einzuliegen, einer ersten Dichtlippe, welche in einem in der Ausnehmung einliegenden Zustand der Dichtungsanordnung in einem bezogen auf die Ausfahrrichtung des Vorschubelements vorderen Bereich angeordnet ist und über eine Innenwand des Gehäuses unter einem ersten Winkel übersteht, sowie einer zweiten Dichtlippe, welche in dem einliegenden Zustand in der Ausfahrrichtung hinter der ersten Dichtlippe angeordnet ist und über die Innenwand in einem zweiten Winkel übersteht, wobei zwischen der ersten Dichtlippe und der zweiten Dichtlippe eine Ausnehmung gebildet ist.
Durch diese neuartige Geometrie einer derartigen Dichtungsordnung mit einer ersten und einer zweiten Dichtlippe, welche zwischen einander ferner eine Ausnehmung begrenzen, kann mit minimalem Aufwand eine erhebliche Verbesserung der Dichtwirkung erzielt werden und somit die oben formulierte Aufgabe gelöst werden.
Hierbei sind der erste und der zweite Winkel jeweils derart zu verstehen, dass sie sich auf die vordere, d. h. entgegen der Ausfahrrichtung des Vorschubelements orientierte Kante der jeweiligen Dichtlippe beziehen. Zwar können hierbei die beiden Winkel der ersten und zweiten Dichtlippe gleich oder im Wesentlichen gleich sein, es zeigt sich jedoch, dass eine weitere Verbesserung der Dichtwirkung dann erzielt wird, wenn der zweite Winkel verschieden von dem ersten Winkel ist, insbesondere größer als der erste Winkel ist.
Ferner ist die Erfindung nicht auf Ausführungsformen mit lediglich einer ersten und einer zweiten Dichtlippe beschränkt, sondern das Dichtungselement kann ferner wenigstens eine weitere Dichtlippe umfassen, welche über die Innenwand in einem Winkel übersteht und wobei hierbei zwischen der weiteren Dichtlippe und der ihr benachbarten Dichtlippe ebenfalls eine Ausnehmung gebildet ist. Sollten mehr als drei Dichtlippen vorgesehen sein, so können die entsprechenden Ausnehmungen mit Ausnahme der vordersten und hintersten Dichtlippe jeweils beiderseits der verbleibenden Dichtlippen vorgesehen sein.
Um ferner bei einer Ausfahrbewegung des Vorschubelements ferner ein Zurückfördern von ggf. ausgetretenem Schmiermittel zu ermöglichen, kann wenigstens eine der Dichtlippen auf ihrer hinteren Seite abgerundet ausgebildet sein, insbesondere näherungsweise tangential zu dem Vorschubelement. Durch eine solche im Wesentlichen tangentiale Ausgestaltung der hinteren Seite von wenigstens einer der Dichtlippen auf der gegenüberliegenden Seite des oben angesprochenen jeweiligen Winkels kann ferner eine große Auflagefläche der entsprechenden Schutzlippe auf dem Vorschubelement herbeigeführt werden, was zu einer Verminderung des Verschleißes im Betrieb der Dichtungsanordnung beitragen kann.
Weiterhin kann in der erfindungsgemäßen Dichtungsanordnung das Dichtungselement ferner an seinem hinteren Ende eine Schutzlippe aufweisen, welche in dem einliegenden Zustand davon über das entsprechende Ende des Gehäuses und eine Verlängerung der Innenwand davon übersteht, wobei dann vorzugsweise zwischen der Schutzlippe und der benachbarten Dichtlippe eine Ausnehmung gebildet sein kann. Auch durch diese Maßnahme wird verhindert, dass Schmutz oder andere Fremdsubstanzen in die Dichtungsanordnung eintreten können, indem bereits verhindert wird, dass sich diese überhaupt im Bereich des hinteren Endes des Gehäuses ansammeln können.
Ähnliche Vorteile ergeben sich weiterhin, wenn das Dichtungselement alternativ oder zusätzlich einen Überstand aufweist, welcher sich in dem einliegenden Zustand abschnittsweise über eine hintere Endfläche des Gehäuses erstreckt.
Um ferner gegebenenfalls zwischen den Dichtlippen innerhalb der entsprechenden Ausnehmungen angesammeltes Schmiermittel wieder zurückführen zu können, kann ferner wenigstens eine der Ausnehmungen mit einer Bohrung versehen sein, welche dazu eingerichtet ist, in der Ausnehmung angesammelte Substanzen abzutransportieren.
Wenngleich eine Spannung der Dichtung innerhalb der Ausnehmung in dem Gehäuse der Linearvorschubeirichtung allein dadurch erzielt werden könnte, dass das Dichtungselement mit einem Übermaß gegenüber der Ausnehmung bereitgestellt und in dieses eingepresst wird, so kann ferner die Dichtungsanordnung zusätzlich ein Vorspannelement, beispielsweise einen O-Ring, umfassen, welcher in dem einliegenden Zustand des Dichtungselements ebenfalls in der Ausnehmung einliegt und dazu eingerichtet ist, eine Vorspannung auf das Dichtungselement einzuwirken.
Wie bereits weiter oben angesprochen, betrifft die vorliegende Erfindung ferner eine Linearvorschubeinrichtung, umfassend ein Gehäuse mit einer Ausnehmung zum Aufnehmen einer Dichtungsanordnung im Bereich seiner Innenwand, ein in dem Gehäuse entlang einer Vorschubachse verlagerbar aufgenommenes Vorschubelement, eine Antriebsvorrichtung zum Verlagern des Vorschubelements und eine in der Ausnehmung in dem Gehäuse einliegende erfindungsgemäße Dichtungsanordnung. Hierbei kann sich die Ausnehmung in dem Gehäuse insbesondere bis zu einem hinteren Ende des Gehäuses erstrecken, an welchem das Vorschubelement aus dem Gehäuse austritt.
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung einer Ausführungsform davon noch deutlicher, wenn diese zusammen mit der beiliegenden 1 betrachtet wird, die eine Ausführungsform davon in einer schematischen Querschnittsansicht zeigt.
Diese 1 zeigt eine erfindungsgemäße Dichtungsanordnung 10, welche in einer Ausnehmung 12a eines Gehäuses 12 mit einer Innenwand 12b einer nicht weiter dargestellten Linearvorschubeinrichtung einliegt, welche ferner ein innerhalb des Gehäuses 12 beweglich angeordnetes Vorschubelement 14 umfasst, welches bezüglich seiner Längsachse verlagerbar ist.
Hierbei endet das Gehäuse 12 im rechten Teil von 1, sodass hier das Vorschubelement 14 aus dem Gehäuse 12 austritt und dies dementsprechend als hinteres Ende des Gehäuses 12 bezeichnet wird.
Um nun das Austreten von Schmierstoff aus dem Bereich 16 zwischen der Innenwand 12b des Gehäuses 12 und dem Vorschubelement 14 zu verhindern, ist in der Ausnehmung 12a des Gehäuses 12 die Dichtungsanordnung 10 vorgesehen, welche neben einem O-Ring 18 ein Dichtungselement 20 umfasst. Hierbei ist der O-Ring 18 dazu vorgesehen, das Dichtungselement 20 in der Ausnehmung 12a vorzuspannen, um es zuverlässig an seinem vorgesehenen Platz zu halten.
Das Dichtungselement 20 umfasst wiederum einen Köperabschnitt 20a, welcher einen Großteil der Ausnehmung 12a in dem Gehäuse 12 ausfüllt, sowie eine erste Dichtlippe 22, eine zweite Dichtlippe 24 und eine Schutzlippe 26, welche sich sämtlich über die Innenwand 12b des Gehäuses 12 hinaus erstrecken.
Die beiden Dichtlippen 22 und 24 unterscheiden sich hierbei in ihren Winkeln W22 bzw. W24, unter welchen sie über die Innenwand des Gehäuses 12 überstehen, wobei der Winkel W24 in der hier gezeigten Ausführungsform im Wesentlichen ein rechter Winkel ist, während der Winkel W22 in etwa 65° beträgt. Durch die unterschiedliche Ausgestaltung der beiden Winkel W22 und W24 wird die Dichtungswirkung des Dichtungselements 20 gegenüber aus dem Stand der Technik bekannten Dichtungen deutlich verbessert, wobei ferner die Schutzlippe 26 ein Eindringen von Schmutz oder anderen Fremdgegenständen am hinteren Ende des Gehäuses 12 verhindert.
Weiterhin ist zwischen der ersten Dichtlippe 22 und der zweiten Dichtlippe 24 sowie zwischen der zweiten Dichtlippe 24 und der Schutzlippe 26 jeweils eine Ausnehmung 28 bzw. 30 vorgesehen, wobei der Übergang zwischen der jeweiligen Dichtlippe 22 bzw. 24 zu der benachbarten Ausnehmung 28 bzw. 30 in einer geschwungenen oder abgerundeten Weise geschieht, sodass die Dichtlippen auf ihrer hinteren Seite jeweils näherungsweise tangential zu dem Vorschubelement 14 ausgerichtet sind. Hierdurch wird zum einen eine Rückführung von in die entsprechende Ausnehmung 28 oder 30 eingedrungenem Schmiermittel ermöglicht und andererseits ein vergrößerter Auflagebereich der Dichtung und damit eine verringerte Abnutzung davon erreicht.
Zuletzt sei noch auf den Überstand 32 des Dichtungselements 20 hingewiesen, welcher sich über die hintere Endfläche 12c des Gehäuses 12 hinaus erstreckt und dort die Anlagerung von Schmutz oder anderen Fremdsubstanzen verhindert.

Claims

Dichtungsanordnung (10) für eine Linearvorschubeinrichtung mit einem zylinderförmigen Gehäuse (12) und einem darin beweglich angeordneten Vorschubelement (14), umfassend ein Dichtungselement (20) mit: - einem Körperabschnitt (20a), welcher dazu eingerichtet ist, in einer komplementären Ausnehmung (12a) in dem Gehäuse (12) einzuliegen; - einer ersten Dichtlippe (22), welche in einem in der Ausnehmung (12a) einliegenden Zustand der Dichtungsanordnung (10) in einem bezogen auf die Ausfahrrichtung des Vorschubelements (14) vorderen Bereich angeordnet ist und über eine Innenwand (12b) des Gehäuses unter einem ersten Winkel (W22) übersteht; und - einer zweiten Dichtlippe (24), welche in dem einliegenden Zustand in der Ausfahrrichtung hinter der ersten Dichtlippe (22) angeordnet ist und über die Innenwand (12b) in einem zweiten Winkel (W24) übersteht; wobei zwischen der ersten Dichtlippe (22) und der zweiten Dichtlippe (24) eine Ausnehmung (28) gebildet ist.
Dichtungsanordnung (10) nach Anspruch 1, wobei der zweite Winkel (W24) verschieden von dem ersten Winkel (W22) ist, insbesondere größer als der erste Winkel (W22) ist.
Dichtungsanordnung (10) nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei das Dichtungselement (20) ferner wenigstens eine weitere Dichtlippe umfasst, welche über die Innenwand (12b) in einem Winkel übersteht und wobei zwischen der weiteren Dichtlippe und der benachbarten Dichtlippe eine Ausnehmung gebildet ist.
Dichtungsanordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei wenigstens eine der Dichtlippen (22, 24) auf ihrer hinteren Seite abgerundet ausgebildet ist, insbesondere näherungsweise tangential zu dem Vorschubelement (14).
Dichtungsanordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Dichtungselement (20) ferner an seinem hinteren Ende eine Schutzlippe (26) aufweist, welche in dem einliegenden Zustand über das entsprechende Ende des Gehäuses (12) und eine Verlängerung der Innenwand (12a) davon übersteht, wobei vorzugsweise zwischen der Schutzlippe (26) und der benachbarten Dichtlippe (24) eine Ausnehmung (30) gebildet ist.
Dichtungsanordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Dichtungselement (20) einen Überstand (32) aufweist, welcher sich in dem einliegenden Zustand abschnittsweise über eine hintere Endfläche (12c) des Gehäuses erstreckt.
Dichtungsanordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei wenigstens eine der Ausnehmungen (28, 30) mit einer Bohrung versehen ist, welche dazu eingerichtet ist, in der Ausnehmung (28, 30) angesammelte Substanzen abzutransportieren.
Dichtungsanordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend ein Vorspannelement (18), beispielsweise einen O-Ring, welcher in dem einliegenden Zustand des Dichtungselements (20) ebenfalls in der Ausnehmung (12a) einliegt und dazu eingerichtet ist, eine Vorspannung auf das Dichtungselement (20) einzuwirken.
Linearvorschubeinrichtung, umfassend: - ein Gehäuse (12) mit einer Ausnehmung (12a) zum Aufnehmen einer Dichtungsanordnung (20) im Bereich seiner Innenwand (12b); - ein in dem Gehäuse (12) entlang einer Vorschubachse verlagerbar aufgenommenes Vorschubelement (14); - eine Antriebsvorrichtung zum Verlagern des Vorschubelements (14); und - eine in der Ausnehmung (12a) in dem Gehäuse (12) einliegende Dichtungsanordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Linearvorschubeinrichtung nach Anspruch 9, wobei sich die Ausnehmung (12a) in dem Gehäuse (12) bis zu einem hinteren Ende des Gehäuses erstreckt, an welchem das Vorschubelement (14) aus dem Gehäuse (12) austritt.