DE29706270U1 - Wipers - Google Patents
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Description
Anwaltsakte: HAL 11 Gbm
Beschreibung:Attorney file: HAL 11 Gbm
Description:
Die Erfindung betrifft einen Abstreifer insbesondere zur Abdichtung einer Kolbenstange gegenüber einem Hydraulikzylinder mit einem einem höheren Druck zugewandten inneren Ende und einem dem inneren Ende abgewandten äußeren Ende, das als eine ringförmige Abstreiferlippe ausgebildet ist.The invention relates to a scraper, in particular for sealing a piston rod against a hydraulic cylinder, with an inner end facing a higher pressure and an outer end facing away from the inner end, which is designed as an annular scraper lip.
Abstreifer bzw. Schmutzabstreifer sind in Hydraulikzylindern meist primär wirkenden Dichtungen nach außen - zum niedrigeren Druck hin - vorgelagert. Die Abstreifer haben in Hydraulikzylindern die Aufgabe, die auf der Kolbenstange anhaftenden Schmutzpartikel abzustreifen. Dies ist erforderlich, weil die Schmutzpartikel sonst über die dem Abstreifer nach innen vorgelagerte Dichtung in den Innenraum des Zylinders gelangen. Die Folge wäre eine mechanische Beschädigung der Dichtungen, Führungen und der Oberflächen von Zylindern und Kolbenstangen. Um eine gute schmutzabstreifende Wirkung zu erzielen, werden Abstreifer verwendet, die sich durch eine hohe Elastizität und Spannkraft auszeichnen. Dabei wird die Abstreiferlippe mit einer solchen Kraft auf die Oberfläche der Kolbenstange gedruckt, daß der Schmutz zuverlässig von den empfindlichen Innenteilen des Hydraulikzylinders ferngehalten wird.In hydraulic cylinders, wipers or dirt wipers are usually located in front of the primary seals on the outside - towards the lower pressure. The wipers in hydraulic cylinders have the task of scraping off the dirt particles adhering to the piston rod. This is necessary because the dirt particles would otherwise get into the interior of the cylinder via the seal located in front of the wiper. The result would be mechanical damage to the seals, guides and the surfaces of cylinders and piston rods. In order to achieve a good dirt-stripping effect, wipers are used that are characterized by high elasticity and clamping force. The wiper lip is pressed onto the surface of the piston rod with such force that the dirt is reliably kept away from the sensitive internal parts of the hydraulic cylinder.
Nachteilig bei den bekannten Abstreifern ist, daß durch relativ hohe Anpreßdrücke der Schmutz zwar zuverlässig ferngehalten wird, zugleich aber auch der auf der Kolbenstange anhaftende Ölfilm bzw. Schmierfilm in unerwünschter Weise durch'die Abstreiferlippe abgestreift bzw. unterbrochen wird. Es bilden sich vor der Abstreiferlippe Ölringe an der Oberfläche der Kolbenstange, die als sichtbare Leckage von der Kolbenstange abtropfen.The disadvantage of the known wipers is that, although dirt is reliably kept away by relatively high contact pressures, the oil film or lubricating film adhering to the piston rod is also undesirably stripped off or interrupted by the wiper lip. Oil rings form on the surface of the piston rod in front of the wiper lip and drip off the piston rod as a visible leak.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, die bekannten Abstreifer so zu verbessern, daß trotz guter Abstreif-The object of the present invention is therefore to improve the known scrapers so that despite good scraping
Wirkung der Abstreiferlippe gegenüber Schmutz, eine Ölleckage infolge des Abstreifens des Schmierfilmes nach außen hin vermindert wird.Effect of the wiper lip against dirt, oil leakage as a result of the wiping of the lubricating film to the outside is reduced.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Abstreiferlippe an ihrer der Kolbenstange benachbarten Abstreiffläche eine Oberflächenstruktur mit erhöhter Rauhigkeit aufweist.The object is achieved according to the invention in that the wiper lip has a surface structure with increased roughness on its wiper surface adjacent to the piston rod.
Durch die erhöhte Rauhigkeit der Abstreiffläche wird vorteilhaft erreicht, daß die Abstreiffläche eine gewisse Porigkeit aufweist, so daß der Schmierfilm durchgehen kann, während Schmutzpartikel abgestreift werden. Das Öl kann sich durch die Poren wieder zurück in den Zylinder ziehen. Die äußere Leckage wird damit zumindest reduziert.The increased roughness of the scraper surface has the advantage that the scraper surface has a certain porosity, so that the lubricating film can pass through while dirt particles are scraped off. The oil can be drawn back into the cylinder through the pores. This at least reduces external leakage.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Oberflächenstruktur eine Vielzahl nebeneinander liegender kleinster Berge und Täler auf, wobei der Abstand zwischen zwei Bergspitzen im Mittel mindestens 2/100 mm und die Tiefe eines Tales im Mittel mindestens 5/1000 mm beträgt. Dadurch wird vorteilhaft eine Oberflächenstruktur geschaffen, die die Reibung gegenüber der Kolbenstange verringert, den Schmierfilm nicht abreißt und die äußere Leckage stark reduziert.According to a preferred embodiment of the invention, the surface structure has a large number of small peaks and valleys lying next to one another, with the distance between two peaks being on average at least 2/100 mm and the depth of a valley being on average at least 5/1000 mm. This advantageously creates a surface structure that reduces friction against the piston rod, does not tear off the lubricating film and greatly reduces external leakage.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung beträgt der Abstand zwischen zwei Bergspitzen im Mittel etwa 2/10 mm und die Tiefe eines Tales im Mittel etwa 5/100 mm. Hierdurch kann die äußere Leckage praktisch völlig verhindert werden.According to a further preferred embodiment of the invention, the distance between two mountain peaks is on average about 2/10 mm and the depth of a valley is on average about 5/100 mm. This allows external leakage to be practically completely prevented.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der Abstreifer aus Polyurethan hergestellt. Durch die Verwendung von Polyurethan wird eine hohe Elastizität und Spannkraft- erzielt. Es können aber auch andere Kunststoffe mit ähnlichen Eigenschaften wie Polyurethan verwendet werden. Geeignet ist beispielsweise auch Polyester.According to a preferred embodiment, the scraper is made of polyurethane. The use of polyurethane results in high elasticity and resilience. However, other plastics with similar properties to polyurethane can also be used. Polyester, for example, is also suitable.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die der Kolbenstange benachbarte Abstreiffläche der Abstreiferlippe als ein außerhalb des Hydraulikzylinders anordenbarer umlaufender Bund ausgebildet. Dadurch wird eine Abkapselung des Einbauraumes erreicht und die normalerweise in diesem Bereich auftretende Spaltkorrosion vermieden.According to a preferred embodiment of the invention, the scraper surface of the scraper lip adjacent to the piston rod is designed as a circumferential collar that can be arranged outside the hydraulic cylinder. This encapsulates the installation space and avoids the crevice corrosion that normally occurs in this area.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die der Kolbenstange benachbarte Abstreiffläche als eine im wesentlichen innerhalb des Hydraulikzylinders anordenbare Anlagefläche ausgebildet. Durch die relativ großflächige Abstreiffläche und die Anordnung der Abstreiferlippe im wesentlichen innerhalb des Hydraulikzylinders kann der Abstreifer auch bei extremen Belastungen eingesetzt werden, die aus der Umgebung des Hydraulikzylinders auf diesen einwirken. According to a further preferred embodiment of the invention, the scraper surface adjacent to the piston rod is designed as a contact surface that can be arranged essentially inside the hydraulic cylinder. Due to the relatively large scraper surface and the arrangement of the scraper lip essentially inside the hydraulic cylinder, the scraper can also be used under extreme loads that act on the hydraulic cylinder from the surroundings of the cylinder.
Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird der Abstreifer in einer Spritzform aus einem elastischen Kunststoffmaterial durch Heißverformung hergestellt. According to another preferred embodiment of the invention, the scraper is manufactured in an injection mold from an elastic plastic material by hot forming.
Die der Abstreiffläche der Abstreiferlippe benachbarte Formfläche der Spritzform weist eine Oberflächenstruktur mit erhöhter Rauhigkeit auf. Die Oberflächenstruktur ist zum Beispiel durch ein Sandstrahlverfahren herstellbar. Dadurch, daß die die Abstreiffläche erzeugende Formfläche der Spritzform die für die Abstreiffläche gewünschte Oberflächenstruktur aufweist, ist der Abstreifer trotz unterschiedlicher Oberflächenstrukturen in einem Arbeitsgang herstellbar. Die Abstreiffläche erhält dadurch auf einfache Weise eine Oberflächenstruktur, die der Struktur einer sandgestrahlten Fläche entspricht.The mold surface of the injection mold adjacent to the stripping surface of the scraper lip has a surface structure with increased roughness. The surface structure can be produced, for example, by a sandblasting process. Because the mold surface of the injection mold that creates the stripping surface has the surface structure desired for the stripping surface, the scraper can be produced in one operation despite different surface structures. The stripping surface is thus easily given a surface structure that corresponds to the structure of a sandblasted surface.
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen, in denen bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung beispielsweise veranschaulicht sind.Further details of the invention emerge from the following detailed description and the accompanying drawings, in which preferred embodiments of the invention are illustrated by way of example.
In den Zeichnungen zeigen:The drawings show:
Figur 1: Einen Ausriß im Schnitt durch eine Anordnung von Primärdichtung und vorgeschaltetem als Doppelabstreifer ausgebildeten Abstreifer in einer Führungsbohrung eines Hydraulikzylinders mit Kolbenstange,Figure 1: A section through an arrangement of primary seal and upstream wiper designed as a double wiper in a guide bore of a hydraulic cylinder with piston rod,
Figur 2: einen vergrößerten Schnitt durch einen als Doppelabstreifer ausgebildeten Abstreifer,Figure 2: an enlarged section through a scraper designed as a double scraper,
Figur 3: . eine Schnittdarstellung, die als linken Halbschnitt einen Hydraulikzylinder mit Kolbenstange und als rechten Halbschnitt einen Abstreifer mit außerhalb des Hydraulikzylinders angeordneter Abstreiffläche zeigt,Figure 3: . a sectional view showing a hydraulic cylinder with piston rod as the left half section and a scraper with a scraping surface arranged outside the hydraulic cylinder as the right half section,
Figur 4: eine Schnittdarstellung, die im linken Halbschnitt einen Hydraulikzylinder mit Kolbenstange und im rechten Halbschnitt einen Abstreifer mit innerhalb des Hydraulikzylinders liegender Abstreiffläche zeigt undFigure 4: a sectional view showing a hydraulic cylinder with piston rod in the left half section and a scraper with a scraping surface inside the hydraulic cylinder in the right half section and
Figur 5: eine vergrößerte Darstellung eines Rauhigkeitsprofiles einer Oberflächenstruktur.Figure 5: an enlarged view of a roughness profile of a surface structure.
Ein Abstreifer (1) besteht im wesentlichen aus einem einem Raum erhöhten Druckes zugewandten inneren Ende (2), einem dem inneren Ende (2) abgewandten äußeren Ende (3) und einem die beiden Enden (2, 3) mit- einander verbindenden Mittelteil (4). Das äußere Ende (3) wird begrenzt durch eine ringförmige Abstreiferlippe (6).A scraper (1) essentially consists of an inner end (2) facing a space of increased pressure, an outer end (3) facing away from the inner end (2) and a middle part (4) connecting the two ends (2, 3) to one another. The outer end (3) is limited by an annular scraper lip (6).
Zur Verwendung als Doppelabstreifer (7) ist das innere Ende (2) als ein Nutring (8) mit einer stirnseitigen Nut (9) ausgebildet. Das äußere Ende (3) kann an seiner einer Mittellinie (5) abgewandten Außenseite (26) eine zum inneren Ende (2) hin· gerichtete Zusatzlippe (10) aufweisen.For use as a double wiper (7), the inner end (2) is designed as a grooved ring (8) with a front-side groove (9). The outer end (3) can have an additional lip (10) directed towards the inner end (2) on its outer side (26) facing away from a center line (5).
Über die Dimensionierung der Zusatzlippe (10) ist der Anpreßdruck der Abstreiferlippe (6) beeinflußbar. Zur Verminderung des Anpreßdruckes der Abstreiferlippe kann die Zusatzlippe (10) mit einer umlaufenden Einkerbung (11) versehen sein. Eine einer Kolbenstange (12) benachbarte Abstreifflache (13) der Abstreiferlippe (6) ist als außerhalb eines Hydraulikzylinders (14) angeordneter umlaufender Bund (15) ausgebildet. Die der Kolbenstange (12) benachbarte Abstreif flache (13') kann aber auch als eine im wesentlichen innerhalb des Hydraulikzylinders (14) angeordnete Anlagefläche (16) ausgebildet sein.The contact pressure of the wiper lip (6) can be influenced by the dimensioning of the additional lip (10). To reduce the contact pressure of the wiper lip, the additional lip (10) can be provided with a circumferential notch (11). A wiper surface (13) of the wiper lip (6) adjacent to a piston rod (12) is designed as a circumferential collar (15) arranged outside a hydraulic cylinder (14). The wiper surface (13') adjacent to the piston rod (12) can also be designed as a contact surface (16) arranged essentially inside the hydraulic cylinder (14).
Die Abstreiffläche (13, 13', 13'') weist eine Oberflächenstruktur (17) mit einer Vielzahl nebeneinander liegender kleinster Berge (18) und Täler (19) auf. Der Abstand (20) zwischen zwei Bergspitzen (21) beträgt im Mittel etwa 2/10 mm und die Tiefe (22) eines Tales (19) beträgt im Mittel etwa 5/100 mm.The stripping surface (13, 13', 13'') has a surface structure (17) with a large number of small mountains (18) and valleys (19) lying next to one another. The distance (20) between two mountain peaks (21) is on average about 2/10 mm and the depth (22) of a valley (19) is on average about 5/100 mm.
Der Abstreifer (1) ist aus einem plastischen Kunststoffmaterial, beispielsweise Polyurethan oder Polyester durch Heißverformung hergestellt. Zur Herstellung im Spritzgießverfahren wird eine nicht dargestellte Spritzform verwendet. Die Spritzform weist an ihrer der Abstreiffläche (13, 13', 13'') der Abstreiferlippe (6, 6', 6'1) benachbarten Formfläche eine der Oberflächenstruktur (17) spiegelbildlich entsprechende Oberflächenstruktur mit erhöhter Rauhigkeit auf. Die Oberflächenstruktur der die Abstreiffläche (13, 13', 13'') erzeugenden Formfläche wird beispielweise durch ein Sandstrahlverfahren hergestellt.The scraper (1) is made from a plastic material, for example polyurethane or polyester, by hot forming. An injection mold (not shown) is used for production using the injection molding process. The injection mold has a surface structure with increased roughness that is a mirror image of the surface structure (17) on its mold surface adjacent to the scraper surface (13, 13', 13'') of the scraper lip (6, 6', 6' 1 ). The surface structure of the mold surface that creates the scraper surface (13, 13', 13'') is produced, for example, by a sandblasting process.
Anstelle von Sand können auch Glasperlen oder anderes geeignetes Material oder eine zur Herstellung der gewünschten Oberflächenstruktur geeignete Mischung verwandt werden. Darüber hinaus können die Berge (18), deren Bergspitzen (21) einen Abstand von mindestens 2/100 mm einhalten, und die Ta-Instead of sand, glass beads or other suitable material or a mixture suitable for producing the desired surface structure can be used. In addition, the mountains (18), whose peaks (21) maintain a distance of at least 2/100 mm, and the
ler (19), die eine mindeste Tiefe (22) von 5/1000 mm besitzen, auf alle nur denkbaren Weisen erzeugt werden.ler (19) having a minimum depth (22) of 5/1000 mm, can be produced in all conceivable ways.
Der Anpreßdruck der Abstreiferlippe bzw. der Abstreiffläche (13, 13', 13'') gegenüber der Kolbenstange (12) kann mit Hilfe einer Vielzahl von Parametern vorgenommen werden. Beispielsweise dadurch., daß das Material des Abstreifers (1, 1', 1'') entsprechend ausgewählt wird. Darüber hinaus kann auch die Vorspannung, mit der der Abstreifer (1) auf der Kolbenstange (12) sitzt, verschieden groß ausgewählt werden. Auch kann durch die Dimensionierung der Zusatzlippe (10) und durch die Dimensionierung einer Abstreiferaufnahme (23) des Hydraulikzylinders (14, 14', 14'') der Anpreßdruck beeinflußt werden.The contact pressure of the wiper lip or the wiper surface (13, 13', 13'') against the piston rod (12) can be adjusted using a variety of parameters. For example, by selecting the material of the wiper (1, 1', 1'') accordingly. In addition, the preload with which the wiper (1) sits on the piston rod (12) can also be selected to varying degrees. The contact pressure can also be influenced by the dimensioning of the additional lip (10) and by the dimensioning of a wiper holder (23) of the hydraulic cylinder (14, 14', 14'').
Um den Anpreßdruck zu vermindern, kann die Abstreiferlippe (6) eine Einkerbung (24) aufweisen oder entsprechend schlank
ausgebildet werden. Einem Abstreifer (1) ist im allgemeinen nach-innen hin eine Primärdichtung (25) vorgelagert. Durch
die Abstreiferlippe (6) des Abstreifers
(1) werden der Kolbenstange (12) anhaftende Fremdkörper bzw. Schmutzpartikel abgestreift. Durch die Oberflächenstruktur
(17) bleibt der der Kolbenstange anhaftende Schmierfilm bei der Einschubbewegung der Kolbenstange (12)
erhalten, während Schmutzpartikel weiterhin abgestreift werden .In order to reduce the contact pressure, the wiper lip (6) can have a notch (24) or can be designed to be correspondingly slim. A wiper (1) is generally provided with a primary seal (25) on the inside. The wiper lip (6) of the wiper
(1) foreign bodies or dirt particles adhering to the piston rod (12) are stripped off. Due to the surface structure (17), the lubricating film adhering to the piston rod is retained during the insertion movement of the piston rod (12), while dirt particles continue to be stripped off.
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