DE69924426T2

DE69924426T2 - Dichtungsbaugruppe für einen ringförmigen Hydraulikzylinder und Verfahren zur Herstellung derselben.

Info

Publication number: DE69924426T2
Application number: DE69924426T
Authority: DE
Inventors: David C. Walled Lake Peterson; Rajiv Rochester Iyer
Original assignee: FTE Automotive GmbH
Current assignee: FTE Automotive GmbH
Priority date: 1998-06-08
Filing date: 1999-05-28
Publication date: 2006-03-09
Anticipated expiration: 2019-05-29
Also published as: US6196552B1; GB2340897B; EP0964191A3; GB2340897A; GB9912389D0; EP0964191A2; EP0964191B1; DE69924426D1; JP2000009231A

Description

Gebiet der Erfindung
Diese Erfindung bezieht sich auf eine Dichtungsbaugruppe und insbesondere auf eine Dichtungsbaugruppe, die besonders zum Gebrauch als das Dichtelement in einer ringförmigen Hydraulikzylinder- und Kolbenbaugruppe, wie z.B. einer konzentrischen Nehmerzylinderbaugruppe zum Betätigen des Kupplungsdrucklagers einer Fahrzeugkupplung geeignet ist.
In einem konzentrischen Nehmerzylinder ist ein ringförmiger Kolben gleitfähig in einer ringförmigen Zylinderbohrung angeordnet, wobei in der ringförmigen Bohrung ein ringförmiges Dichtelement angeordnet ist, das mit dem Kolben zusammenwirkt, um eine Hydraulikfluid-Druckkammer auf der Kraftantriebsseite des Kolbens zu begrenzen. Obgleich verschiedene ringförmige Dichtungsgestaltungen zum Gebrauch in konzentrischen Nehmerzylindern vorgeschlagen worden sind, leidet jede der Gestaltungen gemäß Stand der Technik an einem oder an mehreren Nachteilen. Genauer gesagt haben die Dichtungen gemäß Stand der Technik einen übermäßig komplizierten und aufwendigen Aufbau; und/oder die Dichtungen gemäß Stand der Technik haben nur eine verhältnismäßig kurze Produktlebensdauer; und/oder die Dichtungen gemäß Stand der Technik haben eine Tendenz, sich in der Zylinderbohrung schief zu stellen, so daß ihre Einführung in die Bohrung verkompliziert und die Dichtungsleistung der Dichtung in der Bohrung beeinträchtigt ist; und/oder die Dichtungen gemäß Stand der Technik erzeugen eine übermäßige Reibung und ein übermäßiges Verwinden zwischen der Dichtung und der Bohrung; und/oder die Dichtungen gemäß Stand der Technik zeigen einen übermäßigen Systemhystereseeffekt auf. Eine solche Dichtung gemäß Stand der Technik ist in der US-A-3 848 880 gezeigt, in der eine elastomere Dichtung mit einer äußeren allgemein U-förmigen Manschette an einem Ende versehen ist.
Zusammenfassung der Erfindung
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Dichtungsbaugruppe zu schaffen, die insbesondere zum Gebrauch in einem konzentrischen Nehmerzylinder geeignet ist und die einen einfachen, preiswerten, dauerhaften und effizienten Aufbau aufweist.
Somit wird gemäß der vorliegenden Erfindung eine Dichtungsbaugruppe mit einem ringförmigen Einsatzgebilde aus einem festen Material geschaffen, das bezüglich einer Achse zentriert ist und eine ringförmige Außenstruktur und eine ringförmige Innenstruktur, linke und rechte ringförmige Radialflächen und eine durchgehende Ringnut in der rechten Radialfläche hat; und einem ringförmigen Dichtungsteil aus einem elastomeren Material, das an dem Einsatzgebilde haftet, die Nut ausfüllt und sich nach rechts von dem Einsatzgebilde erstreckt, um ein Dichtungsgebilde zu bilden, welches eine Außendichtfläche, die im entspannten Zustand radial auswärts und rechts von der ringförmigen Einsatzaußenstruktur liegt, und eine ringförmige Innendichtfläche definiert, die im entspannten Zustand radial einwärts und rechts von der ringförmigen Einsatzinnenstruktur liegt, wobei die Baugruppe dadurch gekennzeichnet ist, daß das Einsatzgebilde einen Doppel-T-Träger-Querschnitt aufweist, umfassend eine ringförmige Außenflanschstruktur, die die ringförmige Außenstruktur bildet, und eine ringförmige Innenflanschstruktur, welche die ringförmige Innenstruktur bildet, und eine ringförmige Stegstruktur, die sich in radialer Richtung zwischen der Innen- und Außenflanschstruktur erstreckt und eine linke Fläche hat, welche mit linken Abschnitten der ringförmigen Innen- und Außenflanschstrukturen zusammenwirkt, um eine linke Nut zu bilden, und die mit rechten Abschnitten der ringförmigen Innen- und Außenflanschstrukturen zusammenwirkt, um die rechte Nut zu bilden; und daß sich mehrere in Umfangsrichtung beabstandete Löcher durch die Stegstruktur hindurch erstrecken und die linken und rechten Nuten verbinden, wobei das elastomere Material auch die linke Nut und die Löcher ausfüllt.
Diese Grundgestaltung der Dichtung schafft eine einfache und preiswerte Konstruktion; minimiert die Schiefstellung der Dichtungsbaugruppe in der Bohrung; minimiert die Reibung zwischen der Dichtung und der Bohrung; und verringert den Systemhystereseeffekt. Die Verwendung der linken und der rechten Nut und der Löcher, die sich durch das Einsatzgebilde von der linken Nut zu der rechten Nut erstrecken, stellt eine formschlüssige Verbindung des elastomeren Materials zu dem festen Material des Einsatzgebildes sicher.
Die besondere Doppel-T-Träger-Konstruktion für das Einsatzgebilde sorgt für die Festigkeit der Baugruppe und erleichtert wiederum das Verbinden des elastomeren Materials mit dem Einsatzgebilde. Weitere Merkmale der Erfindung sind in den Unteransprüchen beansprucht.
Außerdem stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Dichtungsbaugruppe bereit, die den obigen ringförmigen Einsatz mit Doppel-T-Träger-Querschnitt mit einem ringförmigen Dichtungsteil, das daran befestigt ist, aufweist, wie im Anspruch 6 dieser Anmeldung angegeben.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine schematische Teilansicht einer konzentrischen Kolben-Zylinder-Baugruppe, die eine Dichtungsbaugruppe gemäß der Erfindung verwendet;
2 und 3 sind perspektivische Ansichten der Dichtungsbaugruppe;
4 ist eine Teilansicht der Dichtungsbaugruppe;
5 ist eine Teilansicht eines in der Dichtungsbaugruppe verwendeten Einsatzgebildes;
6 ist eine schematische Darstellung, die die Bildung der Dichtungsbaugruppe zeigt; und
7 ist eine Teilansicht entsprechend dem Kreis 7 von 1.
Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
Die erfindungsgemäße Dichtungsbaugruppe 10 ist in 1 im Gebrauch in einer ringförmigen Hydraulikzylinder- und Kolbenbaugruppe, wie z.B. einer Nehmerzylinderbaugruppe zum Betätigen des Kupplungsdrucklagers einer Fahrzeugkupplung zu sehen, wobei die Zylinder- und Kolbenbaugruppe konzentrisch um die Antriebswelle angeordnet ist, die die Kupplung mit dem Schaltgetriebe des Fahrzeugs verbindet.
Die Nehmerzylinderbaugruppe umfaßt ein Gehäuse 12, das mit konzentrischen rohrförmigen Teilen 14 und 16 versehen ist, die vorzugsweise einteilig mit dem Gehäuse 12 gegossen sind. Die Teile 14 und 16 definieren zusammenwirkend eine ringförmige zylindrische Kammer 18, wobei ein ringförmiger Kolben 20 gleitfähig in der Kammer 18 angeordnet ist. Die Dichtungsbaugruppe 10 ist in der Kammer 18 auf einer Seite des ringförmigen Kolbens 20 angeordnet, so daß Hydraulikflüssigkeit, die in die ringförmige Kammer 18 durch einen Durchgang 22 im Gehäuse 12 eingeleitet wird, die Dichtungsbaugruppe 10 und den Kolben 20 in 1 nach links verlagert, wodurch ein Kupplungsdrucklager, das mit dem freien Ende des ringförmigen Kolbens in Eingriff ist, nach links verlagert wird. Das Kupplungsdruck lager gelangt wiederum auf bekannte Weise mit den Ausrückfingern der Kupplung des Fahrzeugs in Eingriff, um die Kupplung auszurücken. Wenn die Hydraulikflüssigkeit aus der Kammer 18 abgezogen wird, wird ermöglicht, daß sich der Kolben 20 unter der Wirkung der Kupplungsfederfinger nach rechts verlagert, wobei die Kupplung auf bekannte Weise wieder eingerückt wird. Eine Hülsenzylinderbaugruppe des in 1 gezeigten Typs wird z.B. im US-Patent Nr. 4,577,549 offenbart.
Die Dichtungsbaugruppe 10 umfaßt ein ringförmiges Einsatzteil 24 und ein ringförmiges elastomeres Teil 26.
Das ringförmige Einsatzteil 24 (5) wird in einem geeigneten Spritzgießprozeß aus einem geeigneten Kunststoffmaterial wie einem glasverstärkten Kunststoff oder einem mineralgefüllten Kunststoff gebildet. Das Einsatzteil 24 besitzt die Form eines Ringteils und hat einen Doppel-T-Träger-Querschnitt, der eine ringförmige Außenflanschstruktur 24a, die bezüglich einer Achse 28 zentriert ist, eine ringförmige Innenflanschstruktur 24b, die konzentrisch in der ringförmigen Außenflanschstruktur bezüglich der Achse zentriert ist, und eine ringförmige Stegstruktur 24c aufweist, die sich in radialer Richtung zwischen der ringförmigen Innenflanschstruktur und der ringförmigen Außenflanschstruktur erstreckt. Die Stegstruktur 24c besitzt eine linke ringförmige Radialfläche 24d, die mit linken Abschnitten 24e, 24f der ringförmigen Innenflanschstruktur und der ringförmigen Außenflanschstruktur zusammenwirkt, um eine linke durchgehende Ringnut 30 zu definieren, und eine rechte ringförmige Radialfläche 24g, die mit rechten Abschnitten 24h und 24i der Innenflanschstruktur und der Außenflanschstruktur zusammenwirkt, um eine rechte durchgehende Ringnut 32 zu definieren. Ferner definiert die Stegstruktur 24c eine Mehrzahl von in Umfangsrichtung beabstandeten, kreisförmigen Löchern 24j, die sich in axialer Richtung zwischen der linken und der rechten Nut durch die Stegstruktur hindurch erstrecken. Die Löcher 24j können irgendeinen gewünschten Durchmesser besitzen, wobei sie sich aber vorzugsweise und wie auch gezeigt über die volle Höhe der Stegstruktur erstrecken.
Nach dem Spritzgießen des ringförmigen Teils 24 wird das ringförmige Teil mit einem geeigneten Klebstoff oder mit einem geeigneten Bindemittel überzogen und in einer geeigneten Form plaziert, wo in einem bekannten gratfreien Formungsprozeß elastomeres Material um das Einsatzteil herum gespritzt wird. Genauer gesagt, und wie in 6 gezeigt, wird das ringförmige Teil 24 in einem ringförmigen Formhohlraum 34a positioniert, der durch ein Formteil 34 definiert ist; ein weiteres Formteil 36 wird an dem Formteil 34 befestigt und definiert einen Formhohlraum 36a, der mit dem Formhohlraum 34a zusammenwirkt, um einen vollständigen Formhohlraum zu definieren; und elastomeres Material in geschmolzener Form wird in den Formhohlraum durch einen Eingußkanal 38 eingespritzt, der durch eine im Formteil 34 angeordnete Eingußkanalbuchse 40 definiert ist. Das geschmolzene elastomere Material fließt durch den Eingußkanal 38 und in den Formhohlraum 34a, 36a und füllt genauer die Nut 30, die Löcher 24j, die Nut 32 und den Formhohlraum 36a aus, um ein Dichtungsgebilde 26a zu definieren. Wenn das elastomere Material erstarrt ist, werden die Formteile 36 und 34 getrennt und die Dichtungsbaugruppe, die das ringförmige Teil 24 und das daran angeformte elastomere Teil 26 aufweist, wird aus der Form ausgeformt.
Im Endzustand der Dichtungsbaugruppe füllt das elastomere Material die linke Nut 30; die in Umfangsrichtung beabstandeten Löcher 24j; und die rechte Nut 32 aus; und erstreckt sich (wie in den Zeichnungen zu sehen ist) nach rechts von dem Ringteil 24, um das Dichtungsgebilde 26a zu definieren. Das Dichtungsgebilde 26a (2, 3 und 4) definiert eine äußere ringförmige Lippendichtfläche 26b, die im entspannten Zustand radial auswärts und rechts von der ringförmigen Einsatzaußenstruktur 24a liegt, und eine innere ringförmige Lippendichtfläche 26b, die im entspannten Zustand radial einwärts und rechts von der ringförmigen Einsatzinnenstruktur 24b liegt. Ferner definiert das Dichtungsgebilde 26 zwischen der inneren und der äußeren Lippendichtfläche eine Ringnut 26c, um eine Biegebewegung der inneren und äußeren Dichtflächen zwischen ihren entspannten Stellungen und ihren Arbeitsstellungen zu erleichtern. Ferner ist erwünscht, daß das Dichtungsgebilde 26 eine Mehrzahl von in Umfangsrichtung beabstandeten Distanzhalteabschnitten 26d aufweist.
Im Gebrauch in einer konzentrischen Nehmerzylinderbaugruppe ist die Dichtungsbaugruppe 10, wie am besten in den 1 und 7 zu sehen ist, in einer ringförmigen Bohrung 18 aufgenommen, wobei das Einsatzteil 24 einen Laufzwischenraum mit den konzentrischen Wänden aufrechterhält, die die ringförmige Bohrung definieren, und wobei die Lippendichtflächen 26a und 26b mit den inneren und äußeren Ringflächen der Bohrung dichtend in Eingriff sind, um auf der rechten Seite der Bohrung eine Flüssigkeitsdruckkammer zu definieren, die so wirkt, daß sie die Dichtungsbaugruppe und den Kolben nach links drängt, um die Kupplung in bekannter Weise zu betätigen. Die Distanzhalter 26d arbeiten so, daß sie eine Bewegung des Dichtungsgebildes in eine Position am ganz rechten Ende der Bohrung 18 verhindern, in der mit Druck beaufschlagte, in den Durchlaß 22 eintretende Flüssigkeit keinen Zugang zur rechten Fläche der Dichtung hätte. Das Dichtungsgebilde ist in seinem entspannten Zustand durch die gestrichelten Linien in 7 dargestellt, während es durch die durchgezogenen Linien in 7 in seiner Arbeitsposition in dichtendem Eingriff mit den inneren und äußeren ringförmigen Flächen gezeigt ist, die die ringförmige Bohrung definieren.
Wie zu sehen ist, minimiert die erfindungsgemäße Dichtungsbaugruppe die Nachteile der Dichtungsbaugruppen gemäß Stand der Technik. Genauer gesagt besitzt die erfindungsgemäße Dichtungsbaugruppe einen einfachen und preiswerten Aufbau; die erfindungsgemäße Dichtungsbaugruppe ist dauerhaft und sorgt für eine lange Produktlebensdauer; wegen des engen Laufzwischenraums zwischen dem festen Einsatzteil und den Wänden der Bohrung ist die erfindungsgemäße Dichtungsbaugruppe daran gehindert, sich in der Bohrung schiefzustellen; die Festigkeit und die Steifigkeit, die durch das Einsatzteil erzeugt werden, verhindern ein übermäßiges Verwinden des elastomeren Materials, wenn sich die Dichtungsbaugruppe in der Bohrung bewegt, wodurch die Reibung in der Dichtungsbaugruppe minimiert wird und die erfindungsgemäße Dichtungsbaugruppe minimiert infolge ihrer glatten, reibungsarmen, verwindungsfreien Bewegung in der Zylinderbohrung den Systemhystereseeffekt.
Obgleich eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung gezeigt und detailliert beschrieben worden ist, ist offensichtlich, daß an der offenbarten Ausführungsform verschiedene Änderungen vorgenommen werden können, ohne vom Umfang der beigefügten Ansprüche abzuweichen.

Claims

Dichtungsbaugruppe (10), mit einem ringförmigen Einsatzgebilde (24) aus einem festen Material, das bezüglich einer Achse zentriert ist und eine ringförmige Außenstruktur (24a) und eine ringförmige Innenstruktur (24b), linke und rechte ringförmige Radialflächen (24d, 24g) und eine durchgehende Ringnut (32) in der rechten Radialfläche hat; und einem ringförmigen Dichtungsteil (26) aus einem elastomeren Material, das an dem Einsatzgebilde haftet, die Nut (32) ausfüllt und sich nach rechts von dem Einsatzgebilde erstreckt, um ein Dichtungsgebilde zu bilden, welches eine Außendichtfläche (26b), die im entspannten Zustand radial auswärts und rechts von der ringförmigen Einsatzaußenstruktur (24a) liegt, und eine ringförmige Innendichtfläche (26b) definiert, die im entspannten Zustand radial einwärts und rechts von der ringförmigen Einsatzinnenstruktur (24b) liegt, wobei die Baugruppe dadurch gekennzeichnet ist, daß das Einsatzgebilde (24) einen Doppel-T-Träger-Querschnitt aufweist, umfassend eine ringförmige Außenflanschstruktur (24a), die die ringförmige Außenstruktur bildet, und eine ringförmige Innenflanschstruktur (24b), welche die ringförmige Innenstruktur bildet, und eine ringförmige Stegstruktur (24c), die sich in radialer Richtung zwischen der Innen- und Außenflanschstruktur erstreckt und eine linke Fläche (24d) hat, welche mit linken Abschnitten (24e, 24f) der ringförmigen Innen- und Außenflanschstrukturen (24b, 24a) zusammenwirkt, um eine linke Nut (30) zu bilden, und die mit rechten Abschnitten der ringförmigen Innen- und Außenflanschstrukturen (24b, 24a) zusammenwirkt, um die rechte Nut (32) zu bilden; und daß sich mehrere in Umfangsrichtung beabstandete Löcher (24j) durch die Stegstruktur hindurch erstrecken und die linken und rechten Nuten verbinden, wobei das elastomere Material auch die linke Nut (30) und die Löcher (24j) ausfüllt.
Dichtungsbaugruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtungsgebilde (26) frei ist, sich im Gebrauch zu biegen, um es der ringförmigen Innendichtfläche (26b) zu gestatten, eine Arbeitsposition in angenäherter Ausfluchtung mit der radial inneren Ringfläche der Innenflanschstruktur (24b) einzunehmen, und es der ringförmigen Außendichtfläche (26b) zu gestatten, eine Arbeitsposition in angenäherter Ausfluchtung mit der radial äußeren Ringfläche der Außenflanschstruktur (24a) einzunehmen.
Dichtungsbaugruppe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtungsteil (26) eine Ringnut (26c) zwischen der Innen- und Außendichtfläche definiert, um eine Biegebewegung der Innen- und Außendichtfläche in ihre Arbeitsposition zu erleichtern.
Dichtungsbaugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtungsteil axial vorstehende Distanzhalterabschnitte (26d) aufweist, um einen vollflächigen Kontakt der Dichtung mit einem Ende einer zugeordneten Bohrung zu verhindern.
Konzentrische Zylinderbaugruppe, umfassend eine Dichtungsbaugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, um einen ringförmigen Kolben in einer ringförmigen Bohrung abzudichten.
Verfahren zur Herstellung einer Dichtungsbaugruppe nach Anspruch 1, mit den folgenden Schritten: Formen eines ringförmigen Einsatzes, der einen ringförmigen Doppel-T-Träger-Querschnitt aufweist, umfassend eine ringförmige Außenflanschstruktur (24a), die die ringförmige Außenstruktur bildet, und eine ringförmige Innenflanschstruktur (24b), welche die ringförmige Innenstruktur bildet, und eine ringförmige Stegstruktur (24c), die sich in radialer Richtung zwischen der Innen- und Außenflanschstruktur erstreckt und eine linke Fläche (24d) hat, die mit linken Abschnitten (24e, 24f) der ringförmigen Innen- und Außenflanschstrukturen (24b, 24a) zusammenwirkt, um die linke Nut (30) zu bilden, und die mit rechten Abschnitten der ringförmigen Innen- und Außenflanschstrukturen (24b, 24a) zusammenwirkt, um die rechte Nut (32) zu bilden, und eine Mehrzahl von in Umfangsrichtung beabstandeten Löchern (24j), die sich durch die Stegstruktur hindurch erstrecken und die linken und rechten Nuten verbinden; Überziehen des Einsatzes mit einem Klebstoff oder einem Bindemittel; Einlegen des überzogenen Einsatzes in eine Form, die einen oder mehrere Hohlräume um den Einsatz herum definiert; Einspritzen eines elastomeren Materials in den Hohlraum oder die Hohlräume, um eine ringförmige Dichtung zu bilden, die an dem Einsatz haftet und die linken und rechten Nuten (30, 32) und die Löcher (24j) ausfüllt und die sich nach rechts von dem Einsatzgebilde erstreckt, um ein Dichtungsgebilde zu bilden, welches eine ringförmige Außendichtfläche (26b), die im entspannten Zustand radial auswärts und rechts von der ringförmigen Einsatzaußenstruktur (24a) liegt, und eine ringförmige Innendichtfläche (26b) definiert, die im entspannten Zustand radial einwärts und rechts von der ringförmigen Einsatzinnenstruktur (24b) liegt; und Ausformen der fertiggestellten Dichtungsbaugruppe aus der Form.