DE4432305A1

DE4432305A1 - Kolbenstangendichtung

Info

Publication number: DE4432305A1
Application number: DE4432305A
Authority: DE
Inventors: Rolf Dr Angermann; Adolf Adrian
Original assignee: August Bilstein GmbH
Current assignee: ThyssenKrupp Bilstein GmbH
Priority date: 1994-09-10
Filing date: 1994-09-10
Publication date: 1996-03-21

Description

Die Erfindung betrifft eine Kolbenstangendichtung für einen Schwingungsdämpfer, wobei die Kolbenstange mit einem Kolben ver bunden ist, welcher druckabhängige Ventile für die Zug- und Druckstufe aufweist und den Dämpfungszylinder in zwei Arbeits räume unterteilt, und wobei die Kolbenstange an ihrem austritt seitigen Ende in einer einen oder mehrere Ringräume bildenden Kolbenstangenführung axial verschieblich gelagert ist und einer der Ringräume zur Aufnahme einer Kolbenstangendichtung vorgese hen ist.

Solche Kolbenstangendichtungen sind üblicherweise vorgesehen, um den Innenraum des Stoßdämpfers gegen die äußere Umgebung ab zu dichten und sind üblicherweise in einem mit dem Stoßdämpferzy linder verbundenen festen Bauteil wie etwa einer Kolbenstangen führung gelagert.

Diese Kolbenstangendichtungen sind aufgrund der relativ hoch frequenten Bewegungen der Kolbenstange durch den im Innenraum herrschenden Druck großen Belastungen ausgesetzt und müssen auch bei auf die Kolbenstange einwirkenden Querkräften eine sichere Abdichtung gewährleisten.

Im Stand der Technik sind hierzu Dichtungen bekannt, die entwe der durch den im Innenraum des Zylinders herrschenden Hochdruck zusätzlich aktiviert, oder aber durch Federn oder Ringe um die Kolbenstange festgespannt werden.

So zeigt z. B. die DE-U 77 08 863 eine Dichtung für die Kolben stange eines Stoßdämpfers, die eine etwa ringfederartige Aus bildung besitzt, durch eine in axialer Richtung auf ihren Um fang wirkende Schraubenfeder sowohl in ihren Sitz als auch an die Kolbenstange gedrückt wird.

Eine solche, aus mehreren Elementen bestehende Dichtungsanord nung erfordert nachteiligerweise viele Bauteile und einen ent sprechenden zeitintensiven Montageaufwand.

Andererseits sind - zum Teil auch für rotierende Kolben - Dichtungen bekannt, die, wie z. B. in der GB-PS 738.105 gezeigt, Querschnitte bilden, die dem unter Druck stehenden Medium erlau ben, Kräfte auf die Dichtflächen auszuüben. Diese Querschnitte bestehen im wesentlichen aus Hinterschnitten der Ringform bzw. aus U-förmigen Ausbildungen der Dichtung.

Ebenfalls ist es unter anderem durch die oben genannte britische Schrift bekannt, solche Dichtungen durch zusätzlich eingelegte Federn und Ringe an die entsprechenden Dichtflächen anzupressen.

Hierbei hat die reine Beaufschlagung durch den Innendruck den Nachteil, daß bei eventuellen, auf die Kolbenstange einwirkenden Querkräften das unter Druck stehende Medium auch zwischen Kol benstange und Dichtung gelangen kann und damit den Dichtungs effekt völlig umkehrt, d. h. die Dichtung abhebt. Die hierzu im Regel falle vorgesehene Ringfeder oder Metalleinlage in der Dich tung beinhaltet aber wieder einen höheren Fertigungsaufwand und erfordert einen vorherigen Zusammenbau des kompletten Dichtungs paketes.

Der Erfindung lag also die Aufgabe zugrunde, eine Kolbenstangen dichtung bereitzustellen, welche in ihrem Aufbau möglichst ein fach herzustellen und ohne zusätzliche Bauteile zur Verstärkung ausgebildet ist, eine in allen Betriebszuständen sichere Dicht funktion und eine besonders leichte Montierbarkeit aufweist.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Hauptanspruchs. Vorteilhafte Ausbildungen sind in den Unteransprüchen erfaßt.

Die erfindungsgemäße Kolbenstangendichtung ist demgemäß als im Querschnitt U-förmiges Ringprofil mit zum Zylinderraum weisen den Schenkeln ausgebildet, wobei die Breite der Schenkelquer schnitte am offenen Ende des U-förmigen Profils gleich oder größer ausgebildet ist als die Breite der Schenkelquerschnitte am gegenüberliegenden und dem Zylinderinnenraum abgewandten Ende, und bei der die Summe der Schenkelbreiten am offenen Ende größer ist als der radiale Abstand der den Ringraum zur Auf nahme der Kolbenstangendichtung begrenzenden inneren und äußeren Wände.

Durch einen solchen U-förmigen Querschnitt und eine derartige Ausbildung der Querschnittsbreiten erfolgt eine die Dichtkraft verstärkende und durch kontrollierte Pressung der Dichtung ent stehende Aktivierung der Dichtfunktion ohne zusätzliche Elemen te. Auch bei auf die Kolbenstange einwirkenden Querkräften kann kein Abheben der Dichtung zu Undichtigkeit führen, da eine si chere Anlage durch die am offenen Ende des U-förmigen Quer schnitts erfolgende Dichtpressung stets gewährleistet ist. Auch unter auf der Kolbenseite der Dichtung wirkenden Hochdruck ist ein Abheben unmöglich, da dieser Hochdruck in axialer Richtung auf die bereits komprimierte Endfläche der am offenen Ende des U-förmigen Profils vorhandenen Querschnitte wirkt und die Kom pression somit verstärkt.

Die Montage wird hierdurch zusätzlich vereinfacht, da die Dich tung ohne weitere Hilfsmittel vor Aufsetzen des Führungspaketes in den entsprechenden Ringraum eingebracht werden kann und da nach das gesamte Führungspaket auf die Kolbenstange aufgescho ben und mit der Zylinderwandung verbunden wird.

Ebenfalls sind dadurch all die Toleranzprobleme eliminiert, die durch ein vorheriges Zusammenbauen entstehen durch z. B. Dich tungen und Verstärkungs- oder Federringen aus Metall, und die dazu führen, daß ein Aufschieben auf die Kolbenstange entweder nur unter Zuhilfenahme von Montagewerkzeugen erfolgen kann, oder - bei Toleranzüberschreitung in anderer Richtung - eine sichere Abdichtung für das gesamte Betriebsleben nicht mehr gewährlei stet ist.

Eine besonders vorteilhafte Ausbildung wird dann erreicht, wenn die Breite des dem Zylinderinnenraum abgewandten Endes des im Querschnitt U-förmigen Ringprofils gleich oder geringer ausge bildet ist, als der radiale Abstand der den Ringraum zur Auf nahme der Kolbenstangendichtung begrenzenden inneren und äuße ren Wände.

Hierdurch wird die Pressung reduziert auf die Dichtflächen an der Innenseite der zum offenen Ende gelegenen Flächen der inne ren Schenkel des U-förmigen Profils. Dies reduziert die Gesamt reibung der Kolbenstange an der Innenseite der Dichtung und er leichtert damit nicht nur zusätzlich die Montage, sondern redu ziert die bei hochfrequenter Bewegung entstehende Erwärmung des gesamten Dichtungspaketes.

Zur Erhöhung der Pressung in eben diesem Bereich ist es vorteil haft, wenn der radial äußere Schenkelquerschnitt am offenen Ende des U-förmigen Ringprofils eine radial nach außen vorstehende Nase aufweist. Je nach Ausbildung und Steigung der zu dieser Nase führenden Fläche kann abhängig von den Stoßdämpfereinsatz zwecken die jeweilige Pressung der Dichtflächen auf der Innen seite der Dichtung genau und vorherbestimmbar eingestellt wer den.

Zur weiteren vorteilhaften Reduzierung der Dichtfläche ist die se als Dichtkante ausgebildet, welche am radial inneren Schen kelquerschnitt am Ende des U-förmigen Ringprofils radial nach innen vorspringt. Auch hierdurch läßt sich eine lokal genaue und der Größe nach vorherbestimmbare Pressung zwischen Dichtung und Kolbenstange erreichen.

Eine der vorteilhaften Ausbildungen - insbesondere in den Fällen, in denen die Dichtung auf der zum Kolben weisenden Seite durch einen Hochdruck beaufschlagt wird - besteht darin, daß die Schenkelquerschnitte unterschiedlich lang ausgebildet werden. In diesen Fällen legt sich durch die erfolgende Pressung einer, nämlich der jeweils längere Schenkel in einem geringen Maße über die Endbereiche des jeweils kürzen Schenkels, und bewirkt dadurch eine Kraftführung in der Dichtung, die in jedem Falle durch den Innendruck wirkende Kräfte als die Dichtung verstär kend einleitet. Ein Abheben kann damit nicht mehr erfolgen.

In einer weiteren vorteilhaften Ausbildung weist die Dichtung eine oder mehrere umlaufende Entlastungsnuten auf, wodurch auch die örtliche Lage der maximalen Pressung zusätzlich einstellbar wird und die jeweils sich ergebenden gebogenen bzw. gepreßten Querschnitte der einzelnen Schenkel, und damit die auftretenden Spannungen vorteilhaft festgelegt werden können.

Anhand eines Ausführungsbeispiels soll die Erfindung näher dar gestellt werden.

Es zeigen

Fig. 1 einen üblichen Schwingungsdämpfer für ein Kraftfahrzeug mit der erfindungsgemäßen Kolben stangendichtung im Schnitt,

Fig. 2 einen vergrößerten Ausschnitt des oberen Teiles der Fig. 1 mit der erfindungsgemäßen Kolben stangendichtung,

Fig. 3 die erfindungsgemäße Kolbenstangendichtung im Schnitt und

Fig. 4 die erfindungsgemäße Kolbenstangendichtung im gepreßten Zustand mit gestrichelt angedeuteten umgebenden Bauteilen.

Die Fig. 1 zeigt einen herkömmlichen Schwingungsdämpfer 1 - in diesem Falle einen Einrohrschwingungsdämpfer -, der in seinem Innenraum von einem Kolben 2 in die Arbeitsräume 3 und 4 unter teilt wird. Am Kolben befindet sich die Kolbenstange 5, die an ihrem oberen, hier nicht mehr gezeigten Ende im Regelfalle mit der gefederten Masse des Fahrzeugs, d. h. mit der Karosserie ver bunden ist. Unterhalb des unteren Arbeitsraumes 4 befindet sich der schwimmend gelagerte Ausgleichskolben 6, welcher den Ar beitsraum 4 vom Gasraum 7 trennt.

Der Zylinder 8 beinhaltet in seinem oberen Teil das mit ihm ver bundene Führungspaket 9; in welchem unter anderem die Kolben stangendichtung 10 in eine Ringnut eingebettet ist.

Der gesamte Stoßdämpfer wird verschlossen durch den Deckel 11.

Das im unteren Bereich der Fig. 1 im Schnitt dargestellte Auge ist mit der ungefederten Masse des Kraftfahrzeuges, d. h. mit dem Radkörper verbunden.

Die Fig. 2 zeigt den oberen Teil des in Fig. 1 dargestellten Schwingungsdämpfers in einer vergrößerten Ansicht.

Man erkennt hier die Einbaulage der Kolbenstangendichtung 10 innerhalb des Ringraumes 12, welcher durch das zweiteilige Füh rungspaket 9 gebildet wird. Auf der schwingungsdämpferäußeren Seite wird die Kolbenstange noch einmal abgestützt durch den Stützring 13, der aber hier nur dazu dient, die genaue Höhenein stellung und eine Anlagefläche für den Kolbendichtungsring zu schaffen.

Der Kolbendichtungsring ist durch das Druckmedium, welches sich im Arbeitsraum 3 befindet, beaufschlagbar. Hierzu ist in dem Führungspaket 9 eine oder mehrere die Ringräume mit dem Arbeits raum 3 verbindende Öffnung 14 versehen.

Die Fig. 3 zeigt in einer vergrößerten Darstellung den Zustand eines Kolbendichtungsringes 10 vor dem Einbau in den Stoßdämp fer.

Man erkennt hier deutlich, daß die Breite der Schenkelquer schnitte 15 und 16 am offenen Ende des U-förmigen Profils größer ausgebildet ist als die Breite der Schenkelquerschnitte am gegenüberliegenden und dem Zylinderinnenraum abgewandten Ende der Schenkel 17 und 18.

Deutlich zu erkennen sind hier ebenfalls die radial nach außen vorspringende Nase 19 sowie die radial nach innen vorspringende Dichtkante 20 und die umlaufende Entlastungsnut 21.

In der Fig. 4 erkennt man die Kolbenstangendichtung 10 im ein gebauten Zustand, wobei die umgebenden Bauteile zur Verdeutli chung gestrichelt dargestellt sind.

Die Breite des dem Zylinderinnenraum abgewandten Endes 22 des im Querschnitt U-förmigen Ringprofils ist hierbei geringer ausge bildet als der radiale Abstand 23 der den Ringraum zur Aufnahme der Kolbenstangendichtung begrenzenden inneren und äußeren Wände 24 und 25.

Man sieht hier, daß durch die unterschiedlich lang ausgebildeten Schenkel 17 und 18 sich der äußere Schenkel 17 mit seiner innen liegenden Kante 26 etwas über den innenliegenden Schenkel 18 schiebt, so daß ein auf der dem Zylinderinnenraum zugewandten Seite wirkender Druck nur zu verstärkten Anlage, nicht aber zum Abheben der Dichtung führen kann.

Bezugszeichenliste

1 Schwingungsdämpfer
2 Kolben
3 Oberer Arbeitsraum
4 Unterer Arbeitsraum
5 Kolbenstange
6 Ausgleichskolben
7 Ausgleichsraum
8 Zylinder
9 Führungspaket
10 Kolbenstangendichtung
11 Deckel
12 Ringraum
13 Stützscheibe
14 Bohrung
15, 16 Schenkelquerschnittsbreite
17, 18 Schenkel
19 Nase
20 Dichtkante
21 Entlastungsnut
22 Kolbenstangendichtungsende
23 Radialer Abstand
24 Innere Wand
25 Äußere Wand
26 Innenkante des äußeren Schenkels

Claims

1. Kolbenstangendichtung für einen Schwingungsdämpfer, wobei die Kolbenstange mit einem Kolben verbunden ist, welcher druck abhängige Ventile für die Zug- und Druckstufe aufweist und den Dämpfungszylinder in zwei Arbeitsräume unterteilt, und wobei die Kolbenstange an ihrem austrittsseitigen Ende in einer einen oder mehrere Ringräume bildenden Kolbenstangenführung axial ver schieblich gelagert ist und einer der Ringräume zur Aufnahme ei ner Kolbenstangendichtung vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenstangendichtung (10) als im Querschnitt U-förmiges Ringprofil mit zum Zylinderinnenraum (3, 4) weisenden Schenkeln (17, 18) ausgebildet ist, wobei die Breite der Schenkelquer schnitte (14, 15) am offenen Ende des U-förmigen Profils gleich oder größer ausgebildet ist als die Breite der Schenkelquer schnitte am gegenüberliegenden und dem Zylinderinnenraum abgewandten Ende, und bei der die Summe der Schenkelbreiten am offenen Ende größer ist als der radiale Abstand (23) der den Ringraum (12) zur Aufnahme der Kolbenstangendichtung begrenzen den inneren und äußeren Wände (24, 25).

2. Kolbenstangendichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite des dem Zylinderinnenraum abgewandten Endes (22) des im Querschnitt U-förmigen Ringprofils gleich oder geringer ausgebildet ist als der radiale Abstand (23) der den Ringraum zur Aufnahme der Kolbenstangendichtung begrenzenden inneren und äußeren Wände (24, 25).

3. Kolbenstangendichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der radial äußeren Schenkelquerschnitt am offenen Ende des U-förmigen Ringprofils eine radial nach außen vorspringende Nase (19) aufweist.

4. Kolbenstangendichtung nach einem oder mehreren der vorher gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der radial innere Schenkelquerschnitt am offenen Ende des U- förmigen Ringprofils eine radial nach innen vorspringende Dicht kante (20) aufweist.

5. Kolbenstangendichtung nach einem oder mehreren der vorher gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schenkelquerschnitte unterschiedlich lang ausgebildet sind.

6. Kolbenstangendichtung nach einem oder mehreren der vorher gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine oder mehrere umlaufende Entlastungsnuten (21) vorgese hen sind.