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WO1996025313A1 - Sealing sleeve for hydraulic installations - Google Patents

Sealing sleeve for hydraulic installations Download PDF

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Publication number
WO1996025313A1
WO1996025313A1 PCT/EP1996/000614 EP9600614W WO9625313A1 WO 1996025313 A1 WO1996025313 A1 WO 1996025313A1 EP 9600614 W EP9600614 W EP 9600614W WO 9625313 A1 WO9625313 A1 WO 9625313A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
sealing
cylinder bore
sealing surface
piston
cylinder
Prior art date
Application number
PCT/EP1996/000614
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Thomas Kloiber
Rudolf Cezanne
Willi Hartmann
Johann Ludwig
Original Assignee
Itt Automotive Europe Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Itt Automotive Europe Gmbh filed Critical Itt Automotive Europe Gmbh
Publication of WO1996025313A1 publication Critical patent/WO1996025313A1/en

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D65/00—Parts or details
    • F16D65/14—Actuating mechanisms for brakes; Means for initiating operation at a predetermined position
    • F16D65/16—Actuating mechanisms for brakes; Means for initiating operation at a predetermined position arranged in or on the brake
    • F16D65/22—Actuating mechanisms for brakes; Means for initiating operation at a predetermined position arranged in or on the brake adapted for pressing members apart, e.g. for drum brakes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60T—VEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T11/00—Transmitting braking action from initiating means to ultimate brake actuator without power assistance or drive or where such assistance or drive is irrelevant
    • B60T11/10—Transmitting braking action from initiating means to ultimate brake actuator without power assistance or drive or where such assistance or drive is irrelevant transmitting by fluid means, e.g. hydraulic
    • B60T11/16—Master control, e.g. master cylinders
    • B60T11/236—Piston sealing arrangements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J15/00—Sealings
    • F16J15/16—Sealings between relatively-moving surfaces
    • F16J15/32—Sealings between relatively-moving surfaces with elastic sealings, e.g. O-rings
    • F16J15/3204—Sealings between relatively-moving surfaces with elastic sealings, e.g. O-rings with at least one lip
    • F16J15/3232—Sealings between relatively-moving surfaces with elastic sealings, e.g. O-rings with at least one lip having two or more lips
    • F16J15/3236—Sealings between relatively-moving surfaces with elastic sealings, e.g. O-rings with at least one lip having two or more lips with at least one lip for each surface, e.g. U-cup packings

Definitions

  • the sealing sleeve 1 shown has a radially inner tubular section 2 which, in the installed state, rests immovably on a step surface 3 of a piston 4 and is thus fastened.
  • the tubular section 2 is adjoined by a circumferential sealing lip 5 which extends at an angle to the piston axis 6 towards the outside in the direction of a cylinder bore 7.
  • the cylinder bore 7 is located in a wheel cylinder 8, which is intended for the hydraulic actuation of a drum brake, not shown, of a vehicle wheel.
  • the piston 4 is axially displaceable in the cylinder bore 7.
  • the drawing shows the axial side on the left, which is filled with hydraulic fluid and can be acted upon by hydraulic pressure. When loading actuation of the wheel cylinder 8, the piston 4 moves to the right in order to press a brake shoe (not shown) onto a brake drum.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Braking Arrangements (AREA)
  • Transmission Of Braking Force In Braking Systems (AREA)
  • Sealing With Elastic Sealing Lips (AREA)

Abstract

A sealing sleeve (1) for hydraulic installations is intended to seal a piston (4) movable axially parallel in a hydraulic cylinder (8) and has a peripheral sealing lip (5) having a sealing surface (9) to bear on a cylinder bore (7). According to the invention, the sealing surface (9) has a convex shape ending in a peripheral edge (10). This shape makes it possible for a variable fraction of the sealing surface (9) to bear on the cylinder bore (7) from a large-area to a linear bearing. An improved sealing effect is obtained, especially in extreme conditions, in a wheel cylinder (8) of a drum brake secured to a vehicle wheel during severe shaking and vibration, without the need for any compromises regarding the easy moving or pressureless actuation of the piston (4).

Description

Dichtmanschette für hydraulische AnlagenSealing sleeve for hydraulic systems
Die Erfindung betrifft eine Dichtmanschette für eine hydraulische Anlage gemäß dem Oberbegriff des Patentan¬ spruchs 1.The invention relates to a sealing collar for a hydraulic system according to the preamble of patent claim 1.
Eine derartige Dichtmanschette ist aus der DE 30 22 627 C2 bekannt. Bei der bekannten Dichtmanschette ist eine sich zur Dichtfläche hin erstreckende Dichtlippe mit einer umlaufenden Fläche versehen, die im nichteingebauten Zu¬ stand achsparallel angeordnet ist und durch eine umlaufen¬ de Kante begrenzt wird. Im eingebauten Zustand wird die achsparallele Fläche verdreht, so daß nur die umlaufende Kante dichtend an der Dichtfläche anliegt. Bei dieser be¬ kannten Anordnung mit einer linienartigen Berührung der Dichtlippe mit der Gegenfläche ergibt sich zwar eine ge¬ ringe Reibung und daraus ein ruckfreier Betrieb beim Ver¬ schieben des Kolbens im Zylinder. Jedoch können bei star¬ ken Erschütterungen oder Schwingungen der hydraulischen Anlage, beispielsweise weiμi es sich um einen Radzylinder an einem Fahrzeugrad handelt, unter extremen Bedingungen trotzdem noch Luft in den für Hydraulikflüssigkeit vor¬ gesehenen Raum eindringen.Such a sealing sleeve is known from DE 30 22 627 C2. In the known sealing sleeve, a sealing lip extending towards the sealing surface is provided with a circumferential surface which, in the non-installed state, is arranged parallel to the axis and is delimited by a circumferential edge. In the installed state, the surface parallel to the axis is rotated so that only the peripheral edge lies sealingly against the sealing surface. In this known arrangement with a line-like contact of the sealing lip with the mating surface, there is indeed little friction and consequently jerk-free operation when the piston is displaced in the cylinder. However, in the event of severe shocks or vibrations in the hydraulic system, for example a wheel cylinder on a vehicle wheel, air can still penetrate into the space provided for hydraulic fluid under extreme conditions.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Dichtmanschette anzuge¬ ben, die bei geringer Reibung auch unter ungünstigen Schwingungsbedingungen optimal dichtet.The object of the invention is to provide a sealing sleeve which optimally seals with low friction even under unfavorable vibration conditions.
Die Lösung der Aufgabe ergibt sich aus dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1. Kern der Lösung ist es, weder eine linienhafte Berührung wie beim Stand der Technik noch -eine großflächige Anlage der Dichtfläche an der Zylinderbohrung vorzusehen, sondern einen fließenden Über¬ gang. Bei der erfindungsgemäßen Anordnung liegt stets nur ein Bruchteil der Dichtfläche an der Zylinderbohrung an, wobei je nach Betriebsbedingung, Stellung des Kolbens oder anliegendem hydraulischen Druck der dichtende Bruchteil der Dichtfläche variiert und im Grenzfall fast bis zur linienartigen Anlage abnehmen kann.The solution to the problem results from the characterizing part of patent claim 1. The essence of the solution is neither a linear contact as in the prior art, nor to provide a large-area contact of the sealing surface with the cylinder bore, but rather a smooth transition. In the arrangement according to the invention, only a fraction of the sealing surface is in contact with the cylinder bore, the sealing fraction of the sealing surface varying depending on the operating condition, position of the piston or applied hydraulic pressure and, in the limit case, being able to decrease almost to the line-like contact.
Die Unteransprüche betreffen besonders vorteilhafte Abmes¬ sungen des Radius der Dichtflächenbegrenzung bzw. die Anordnung des Kreibogenabschnitts.The subclaims relate to particularly advantageous dimensions of the radius of the sealing surface limitation or the arrangement of the arch section.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend an¬ hand der Zeichnung näher erläutert.An embodiment of the invention is explained in more detail below with reference to the drawing.
Die einzige Figur ist zweigeteilt und zeigt in der oberen Hälfte eine geschnittene Darstellung einer erfindungsgemä¬ ßen Dichtmanschette im nichteingebauten Zustand und in der unteren Hälfte die eingebaute Dichtmanschette mit einem Kolben und einem Teil eines Radzylinders für Kraftfahr¬ zeuge.The single figure is divided into two and shows in the upper half a sectional view of a sealing sleeve according to the invention in the non-installed state and in the lower half the built-in sealing sleeve with a piston and part of a wheel cylinder for motor vehicles.
Die dargestellte Dichtmanschette 1 besitzt einen radial innen angeordneten schlauchförmigen Abschnitt 2, der im eingebauten Zustand an einer Stufenfläche 3 eines Kolbens 4 unverschiebbar anliegt und somit befestigt ist. An den schlauchförmigen Abschnitt 2 schließt sich eine umlaufende Dichtlippe 5 an, die sich im Winkel zur Kolbenachse 6 schräg nach außen in Richtung auf eine Zylinderbohrung 7 zu erstreckt. Die Zylinderbohrung 7 befindet sich in einem Radzylinder 8, der für die hydraulische Betätigung einer nichtgezeigten Trommelbremse eines Fahrzeugrades bestimmt ist. Der Kolben 4 ist in der Zylinderbohrung 7 achspar¬ allel verschiebbar. In der Zeichnung befindet sich links die Axialseite, die mit Hydraulikflüssigkeit gefüllt und mit hydraulischem Druck beaufschlagbar ist. Bei einer Be- tätigung des Radzylinders 8 bewegt sich der Kolben 4 nach rechts, um eine nichtgezeigte Bremsbacke an eine Brem¬ strommel anzudrücken.The sealing sleeve 1 shown has a radially inner tubular section 2 which, in the installed state, rests immovably on a step surface 3 of a piston 4 and is thus fastened. The tubular section 2 is adjoined by a circumferential sealing lip 5 which extends at an angle to the piston axis 6 towards the outside in the direction of a cylinder bore 7. The cylinder bore 7 is located in a wheel cylinder 8, which is intended for the hydraulic actuation of a drum brake, not shown, of a vehicle wheel. The piston 4 is axially displaceable in the cylinder bore 7. The drawing shows the axial side on the left, which is filled with hydraulic fluid and can be acted upon by hydraulic pressure. When loading actuation of the wheel cylinder 8, the piston 4 moves to the right in order to press a brake shoe (not shown) onto a brake drum.
Das Profil der Dichtmanschette 1 ist im Schnitt im wesent¬ lichen V-förmig, wobei die Dichtlippe 5 im radial außen liegenden Bereich nochmals radial nach außen abgeknickt ist. Die Dichtlippe 5 besitzt eine radial außen liegende Dichtfläche 9, die zur teilweisen Anlage an der Zylinder¬ bohrung 7 bestimmt ist, um den mit Hydraulikflüssigkeit gefüllten Teil (in der Zeichnung links) des Radzylinders 8 von dem drucklosen Teil (in der Zeichnung rechts) zu tren¬ nen. Wie in der oberen Hälfte der Figur dargestellt ist, besitzt die Dichtfläche 9 im nichteingebauten Zustand der Dichtmanschette 1 ein kreisförmiges Profil, so daß sie in Richtung zu der Axialseite mit hydraulischem Druck (links) hin einen zunehmenden Winkel zur Kolbenachse 6 aufweist. Dabei entfernt sich die Dichtfläche 9 bei eingebauter Dichtmanschette 1 (untere Hälfe von der Figur) von der Zylinderbohrung 7. Zur drucklosen Seite (rechts) der Dichtlippe 5 hin endet die Dichtfläche 9 in einer umlau¬ fenden Kante 10.The profile of the sealing collar 1 is essentially V-shaped in section, the sealing lip 5 being bent radially outward again in the region located radially on the outside. The sealing lip 5 has a radially outer sealing surface 9, which is intended for partial contact with the cylinder bore 7, around the part filled with hydraulic fluid (left in the drawing) of the wheel cylinder 8 from the unpressurized part (right in the drawing) separate. As shown in the upper half of the figure, the sealing surface 9 has a circular profile when the sealing collar 1 is not installed, so that it has an increasing angle to the piston axis 6 in the direction of the axial side with hydraulic pressure (left). The sealing surface 9 moves away from the cylinder bore 7 when the sealing collar 1 (lower half of the figure) is installed. The sealing surface 9 ends in a circumferential edge 10 toward the unpressurized side (right) of the sealing lip 5.
Das Profil der Dichtfläche 9 ist durch einen Kreisbogenab¬ schnitt 11 begrenzt, dessen Radius 12 etwa halb so groß ist wie der Radius 13 der, zugehörigen Zylinderbohrung 7. Der Kreismittelpunkt 14 des Kreisbogenabschnitts 11 liegt radial innerhalb der Dichtmanschette 1 und in axialer Richtung ungefähr auf Höhe der umlaufenden Kante 10. Dies gilt für alle Kreismittelpunkte 14 aller Kreisbogen¬ abschnitte 11, die um die Kolbenachse 6 umlaufend angeord¬ net sind. Diese Anordnung gewährleistet, daß die Dicht¬ fläche 9 sich in Richtung auf die Kante 10 zu kontinuier¬ lich an die Zylinderbohrung 7 annähert, so daß im Grenz¬ fall eine nahezu linienartige Anlage, bei starken Vibra¬ tionsbewegungen unter Umständen aber auch eine großflächi¬ gere Anlage möglich ist. Überraschenderweise hat sich ge- zeigt, daß auch bei flächiger Anlage der Dichtfläche 9 der Kolben 4 leichtgängig und ruckfrei zu betätigen ist.The profile of the sealing surface 9 is delimited by a circular arc section 11, the radius 12 of which is approximately half the radius 13 of the associated cylinder bore 7. The center 14 of the circular arc section 11 lies radially inside the sealing collar 1 and approximately in the axial direction Height of the circumferential edge 10. This applies to all circular center points 14 of all circular arc sections 11 which are arranged circumferentially around the piston axis 6. This arrangement ensures that the sealing surface 9 approaches the cylinder bore 7 too continuously in the direction of the edge 10, so that, in the limit case, an almost line-like contact, but under certain circumstances also a large area with strong vibration movements more system is possible. Surprisingly, shows that the piston 4 can be operated smoothly and smoothly even when the sealing surface 9 is in flat contact.
Die Erfindung beschränkt sich selbstverständlich nicht auf Radzylinder. Auch andere Hydraulikzylinder wie zum Bei¬ spiel Tandemhauptzylinder können die Vorteile der erfindungsgemäßen Dichtmanschette 1 nutzen. The invention is of course not limited to wheel cylinders. Other hydraulic cylinders, such as a tandem master cylinder, can also take advantage of the sealing collar 1 according to the invention.

Claims

Patentansprüche claims
1. Dichtmanschette für einen in einem Hydraulikzylinder1. Sealing sleeve for one in a hydraulic cylinder
(8) achsparallel verschiebbaren Kolben (4) mit einer umlaufenden Dichtlippe (5), die sich im Winkel zur Kolbenachse (6) schräg nach außen in Richtung auf die Zylinderbohrung (7) zu erstreckt, um dort dichtend anzuliegen, dadurch gekennzeichnet, daß die zur An¬ lage an der Zylinderbohrung (7) bestimmte Dichtfläche(8) axially parallel displaceable piston (4) with a circumferential sealing lip (5) which extends at an angle to the piston axis (6) obliquely outwards in the direction of the cylinder bore (7) in order to lie there in a sealing manner, characterized in that the sealing surface intended for bearing against the cylinder bore (7)
(9) der Dichtlippe (5) zumindest im nicht eingebauten Zustand ein konvexes, im wesentlichen kreisförmiges Profil aufweist, so daß sich die Dichtfläche (9) in Richtung zu der dem hydraulischen Druck ausgesetzten Axialseite der Dichtlippe (5) hin von der Zylinder¬ bohrung (7) mit zunehmendem Winkel zur Kolbenachse (6) entfernt, und daß die Dichtfläche (9) zur druck¬ losen Axialseite der Dichtlippe (5) hin in einer um¬ laufenden Kante (10) endet.(9) of the sealing lip (5) has a convex, essentially circular profile, at least in the non-installed state, so that the sealing surface (9) extends towards the axial side of the sealing lip (5) exposed to hydraulic pressure from the cylinder bore (7) removed with increasing angle to the piston axis (6), and that the sealing surface (9) ends in a circumferential edge (10) towards the unpressurized axial side of the sealing lip (5).
2. Dichtmanschette nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich¬ net, daß das Profil der Dichtfläche (9) durch einen Kreisbogenabschnitt (11) begrenzt ist, dessen Radius (12) etwa halb so groß ist wie der Radius (13) der zugehörigen Zylinderbohrung (7).2. Sealing collar according to claim 1, characterized gekennzeich¬ net that the profile of the sealing surface (9) by a circular arc section (11) is limited, the radius (12) is approximately half as large as the radius (13) of the associated cylinder bore (7th ).
3. Dichtmanschette nach .Anspruch 2, dadurch gekennzeich¬ net, daß die Kreismittelpunkte (14) der Kreisbogen¬ abschnitte (11) radial innerhalb der Dichtmanschette (1) und axial ungefähr auf Höhe der umlaufenden Kante3. Sealing sleeve according to .Anspruch 2, characterized gekennzeich¬ net that the center of the circle (14) of the circular arc sections (11) radially inside the sealing sleeve (1) and axially approximately at the level of the circumferential edge
(10) angeordnet sind. (10) are arranged.
PCT/EP1996/000614 1995-02-15 1996-02-14 Sealing sleeve for hydraulic installations WO1996025313A1 (en)

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DE19505012.6 1995-02-15
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