DE102009049319A1 - Piston rod sealing device, has lip seal separating low pressure side and ambient pressure side and staying in sliding contact with piston rod, and reverses defined displacement path opposite to gap seal with piston rod - Google Patents

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Abstract

The device has a gap seal (5) separating high pressure side and low pressure side, and is provided between a piston rod (3) and a piston rod guide (4). The piston rod is longitudinally guided through the piston rod guide and projected from a vibration damping cylinder (1). A lip seal (6) separates the low pressure side and an ambient pressure side and stays in sliding contact with the piston rod. The lip seal reverses defined displacement path opposite to the gap seal with the piston rod, and is hydraulic sealably-connected with the vibration damping cylinder through the piston rod guide.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kolbenstangendichtungseinrichtung nach dem Oberbegriff des ersten Anspruchs.The invention relates to a piston rod sealing device according to the preamble of the first claim.

Bekannte Fahrwerks-Öldämpfer zur Schwingungsdämpfung, ausgebildet als Ein-Rohr- oder 2-Rohr-Dämpfer, besitzen eine Kolbenstangendichtung, die fest in ihren Sitz eingepresst ist. Die Lagerung der Dichtung ist unter Umständen durch Verformung des Elastomers leicht beweglich. Ein Eindringen der Dichtung in den Spalt zwischen Schwingungsdämpferzylinder und Kolbenstange kann zum Beispiel durch die Form des Dichtrings verhindert werden, wie in der DE 36 06 011 A1 beschrieben.Known suspension oil damper for vibration damping, designed as a single-pipe or 2-pipe damper, have a piston rod seal which is firmly pressed into its seat. The bearing of the seal may be easily moved by deformation of the elastomer. Penetration of the seal into the gap between the vibration damper cylinder and piston rod can be prevented for example by the shape of the sealing ring, as in DE 36 06 011 A1 described.

Desweiteren beschreibt die DE 30 37 179 A1 einen Schwingungsdämpfer mit Balgabdeckung der Kolbenstange bei dem der Balg die komplette Aus- und Einfederbewegung der Kolbenstange mitmacht, also keine Relativbewegung zwischen Balg und Kolbenstange stattfindet, wobei der Balg auch als Dichtung dient.Furthermore, the describes DE 30 37 179 A1 a vibration damper with Balgabdeckung the piston rod in which the bellows join in the complete expansion and compression movement of the piston rod, so there is no relative movement between bellows and piston rod, the bellows also serves as a seal.

Wird bei Schwingungsdämpfern nach dem Stand der Technik die Kolbenstange beim Fahren mit kleinen Amplituden axial bewegt, so werden diese Bewegungen durch den Schwingungsdämpfer nicht abgedämpft, sondern über die Reibung der Kolbenstangendichtung direkt an die Karosserie weitergeleitet. Ein schlechter Abrollkomfort ist die Folge. Gegebenenfalls sind aufwändige Stützlagekonstruktionen nötig, um den schlechten Abrollkomfort zu vermeiden, die wiederum andere Nachteile mit sich bringen.If, in vibration dampers according to the prior art, the piston rod moves axially when driving with small amplitudes, these movements are not damped by the vibration damper, but forwarded via the friction of the piston rod seal directly to the body. A bad ride comfort is the result. If necessary, elaborate support layer constructions are necessary to avoid the bad ride comfort, which in turn bring other disadvantages.

Aufgabe der Erfindung ist es, dennoch einen deutlich besseren Abrollkomfort im oben genannten Fall zu erreichen, auch wenn kein sich den ganzen Ein- und Ausfederweg der Kolbenstange mitbewegender Balg verwendet wird.The object of the invention is nevertheless to achieve a significantly better ride comfort in the above case, even if no all-in and rebound of the piston rod mitbewegender bellows is used.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.The object is achieved with the characterizing features of claim 1. Further embodiments of the invention will become apparent from the dependent claims.

Nach der Erfindung ist eine Kolbenstangendichtungseinrichtung zum Abdichten einer aus einem Schwingungsdämpferzylinder herausragenden und in diesem über eine Kolbenstangenführung längsverschiebbar geführten Kolbenstange, mit einer Hochdruckseite und Niederdruckseite trennenden Spaltdichtung zwischen Kolbenstange und Kolbenstangenführung und mit mindestens einer Niederdruckseite und Umgebungsdruckseite trennenden weiteren Dichtung, insbesondere Lippendichtung, die mit der Kolbenstange in Gleitberührung steht, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Dichtung gegenüber der Spaltdichtung mit der Kolbenstange einen begrenzten Verschiebeweg zurücklegen kann.According to the invention, a piston rod sealing device for sealing a protruding from a vibration damper and in this via a piston rod guide longitudinally displaceable piston rod, with a high pressure side and low pressure side separating gap seal between the piston rod and piston rod guide and at least one low pressure side and ambient pressure side separating another seal, in particular lip seal with the piston rod is in sliding contact, characterized in that the further seal against the gap seal with the piston rod can cover a limited displacement.

Wenn die weitere Dichtung, insbesondere Lippendichtung, so gestaltet wird, dass für kleine Amplituden der Kolbenstange keine Reibung bei deren Bewegung auftritt, hat das den Vorteil, dass ein besserer Abrollkomfort des Kraftfahrzeugs erreicht wird. Des Weiteren wird bei nur geringen Anregungen nur wenig Kraft von der Kolbenstangendichtung auf die Kolbenstange übertragen. Ein Konzept, was diese Eigenschaften erfüllt, ist eine bereichsweise schiebeweiche Dichtung in einem Balg, die sich axial in einem gewissen Bereich innerhalb einer Gummibalgführung bewegen kann.If the further seal, in particular lip seal, is designed so that no friction occurs during their movement for small amplitudes of the piston rod, this has the advantage that a better ride comfort of the motor vehicle is achieved. Furthermore, only little force is transmitted from the piston rod seal to the piston rod with only slight suggestions. One concept which fulfills these characteristics is a partially sliding-open seal in a bellows that can move axially within a certain range within a rubber bellows guide.

Deshalb sieht eine besonders vorteilhafte Ausführung der Erfindung vor, dass die weitere Dichtung, insbesondere Lippendichtung, durch einen in Richtung der Kolbenstangenverschiebebewegung elastischen Dichtungsbalg mit dem Schwingungsdämpferzylinder, insbesondere über die Kolbenstangenführung, hydraulisch dicht verbunden ist.Therefore, a particularly advantageous embodiment of the invention provides that the further seal, in particular lip seal, is hydraulically sealed by a sealing bellows in the direction of the piston rod displacement movement with the vibration damper cylinder, in particular via the piston rod guide.

Durch den elastischen Dichtungsbalg ist dieses Führungsprinzip auch unter Druck wirksam, zum Beispiel bei bis 25 bar Fülldruck des Dampferöls. Der elastische Dichtungsbalg wirkt also in seinem Bewegungsbereich als Feder, bis die Dichtung zu gleiten beginnt. Durch die Form des elastischen Dichtungsbalges ist die weitere Dichtung bei jedem Druck nahezu an der selben Stelle frei von Axialkräften bzw. im Gleichgewicht.Due to the elastic sealing bellows, this guiding principle is effective even under pressure, for example at up to 25 bar filling pressure of the steaming oil. The elastic sealing bellows thus acts in its range of motion as a spring until the seal begins to slide. Due to the shape of the elastic sealing bellows, the additional seal is free from axial forces or in equilibrium at almost every pressure.

Ein wichtiger Aspekt der Erfindung ist, dass es möglich ist, bei jedem Innendruck die weitere Dichtung axial relativ weich zu lagern zu. Normalerweise ergeben die hohen Innendrücke hohe Axialkräfte, die nur schwer aufgenommen werden können bei gleichzeitig weicher Lagerung der weiteren Dichtung. Dies gelingt durch die Ausnutzung des hydrostatischen Gleichgewichts. Der Balg hat bei jedem Druck etwa die gleiche Form, das maximale Volumen. Der Balg selber ist so gestaltet, dass er selbst keine nennenswerten axialen Kräfte aufnehmen kann. Nur die hydrostatischen Kräfte führen zur Aufnahme der axialen Druckkraft. Gleichzeitig ist die weitere Dichtung axial verschieblich. Je nach Form des Balges kann diese Verschieblichkeit weich ausgeprägt werden. Durch mehrfache Segmentierung kann die Weichheit analog einer Reihenschaltung erhöht werden. Über Versteifungen im Balg kann bewirkt werden, dass sich dieser auch unter hohen Drücken nicht schädigend verformt.An important aspect of the invention is that it is possible to support the further seal axially relatively soft at each internal pressure. Normally, the high internal pressures result in high axial forces, which are difficult to absorb, while at the same time keeping the further seal soft. This is achieved by exploiting the hydrostatic equilibrium. The bellows has approximately the same shape, the maximum volume, at each pressure. The bellows itself is designed so that it itself can absorb any significant axial forces. Only the hydrostatic forces lead to the absorption of the axial compressive force. At the same time, the further seal is axially displaceable. Depending on the shape of the bellows, this mobility can be softened. By multiple segmentation, the softness can be increased analogous to a series connection. Stiffening in the bellows can cause it to deform undamaged even under high pressures.

Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist der Verschiebeweg der weiteren Dichtung in beide Richtungen der Kolbenstangenverschiebebewegung durch Anschläge, insbesondere durch eine Abdeckung und durch eine Verlängerung der Kolbenstangenführung, insbesondere befestigt am Schwingungsdämpferzylinder, begrenzt.In a preferred embodiment of the invention, the displacement of the further seal in both directions of the piston rod displacement movement by stops, in particular by a cover and by an extension of the Piston rod guide, in particular attached to the vibration damper cylinder limited.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass eine Leitung für Hydraulikmedium, insbesondere mit integriertem Rückschlagventil, das einen Rückfluss zur Kolbenstangenführung verhindert, vorgesehen ist, die den Niederdruckbereich zwischen Spaltdichtung und weiterer Dichtung mit der rückseitigen Kolbenkammer des Schwingungsdämpferzylinders verbindet.A further preferred embodiment of the invention provides that a line for hydraulic medium, in particular with integrated non-return valve, which prevents a backflow to the piston rod guide, is provided which connects the low-pressure region between the gap seal and further seal with the rear piston chamber of the vibration damper cylinder.

Da in einem Schwingungsdämpfer dynamisch sehr hohe Drücke auftreten können, teilweise über 100 bar, müssen der elastische Dichtungsbalg und die weitere Dichtung vor diesen Drücken geschützt werden. Dazu sind folgende Maßnahmen möglich:
Eine Außenbegrenzung der Axialbewegung des elastischen Dichtungsbalges, an der sich dieser anlegen kann, ein Rücklauf in den rückseitigen Schwingungsdämpferzylinderraum mit integriertem Rückschlagventil, die Platzierung des elastischen Dichtungsbalgs hinter einer Spaltdichtung, wodurch dieser von den hohen Druckspitzen abgekapselt wird und Versteifungsringe im Balg. Das Rückschlagventil verhindert grundsätzlich, dass mehr Druck als der Fülldruck anliegen kann und die Begrenzungen des Balges verhindern, dass der Balg unkontrolliert gedehnt wird.Since very high pressures can occur dynamically in a vibration damper, in some cases over 100 bar, the elastic sealing bellows and the further seal must be protected against these pressures. For this the following measures are possible:
An outer limit of the axial movement of the elastic sealing bellows, on which this can create, a return to the rear Schwingungsdämpferzylinderraum with integrated check valve, the placement of the elastic sealing bellows behind a gap seal, whereby this is encapsulated by the high pressure peaks and stiffening rings in the bellows. In principle, the check valve prevents more pressure than the filling pressure from being present and the limitations of the bellows prevent the bellows from being stretched in an uncontrolled manner.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der im Weiteren erläuterten beigefügten einzigen Figur dargestellt.An embodiment of the invention is shown in the accompanying single figure explained below.

Ein Schwingungsdämpferzylinder 1 eines Schwingungsdämpfers, wie in der Figur dargestellt, besitzt einen Kolben 2, der verschiebbar in dem Zylinder 1 gelagert ist, in dem ein Hydraulikmedium dicht eingeschlossen ist. Eine Kolbenstange 3, die ein mit dem Kolben 2 verbundenes Ende aufweist, ist in einer Kolbenstangenführung 4 verschiebbar gelagert, die an einem offenen Endteil des Zylinders 1 angebracht ist, so dass sich das andere Ende der Kolbenstange 3 nach außen aus dem Zylinder 1 erstreckt. Die Kolbenstangenführung 4 dient nicht nur dazu, eine Verschiebebewegung der Kolbenstange 3 zu führen, sondern auch als Deckelelement zum Verschließen des Zylinders 1. Bei dem Schwingungsdämpfer ist der Spalt zwischen der Kolbenstange 3 und der Kolbenstangenführung 4 mittels einer engen Passung der Kolbenstangenführung 4, einer so genannten Spaltdichtung 5 hochdruckseitig zum Schwingungsdämpferzylinder 1 hin, abgedichtet. Diese Spaltdichtung 5 ist natürlich nicht völlig dicht, sondern verursacht einen Leckstrom des Hydraulikmediums bestimmter Größe, der von der Qualität der Passung der Kolbenstangenführung 4 zur Kolbenstange 3 abhängt. Die weitere vollständige Abdichtung erfolgt durch eine niederdruckseitig angeordnete weitere Dichtung, die Lippendichtung 6, die mit der Kolbenstange 3 in Gleitberührung steht. Diese Lippendichtung 6 wird radial über die Kolbenstange 3 und axial durch einen in Richtung der Kolbenstangenverschiebebewegung elastischen Dichtungsbalg 7 geführt, der mit dem Schwingungsdämpferzylinder 1 über die Kolbenstangenführung 4 verbunden ist. Dadurch ist die Lippendichtung 6 gegenüber der Spaltdichtung 5 in axialer Richtung auf der Kolbenstange 3 verschiebbar, allerdings nur über einen begrenzten Verschiebeweg, da der elastische Dichtungsbalg 7 in beide Richtungen einer möglichen Kolbenstangenverschiebebewegung durch Anschläge begrenzt wird und zwar durch eine Abdeckung 8 und die Kolbenstangenführung 4, die am Schwingungsdämpferzylinder 1 befestigt sind.A vibration damper cylinder 1 a vibration damper, as shown in the figure, has a piston 2 , which is displaceable in the cylinder 1 is stored, in which a hydraulic medium is sealed. A piston rod 3 that one with the piston 2 connected end is in a piston rod guide 4 slidably mounted, which at an open end portion of the cylinder 1 is attached, so that the other end of the piston rod 3 outward from the cylinder 1 extends. The piston rod guide 4 not only serves to a sliding movement of the piston rod 3 to lead, but also as a lid member for closing the cylinder 1 , In the vibration damper is the gap between the piston rod 3 and the piston rod guide 4 by means of a tight fit of the piston rod guide 4 , a so-called gap seal 5 high pressure side to the vibration damper cylinder 1 out, sealed. This gap seal 5 is of course not completely leakproof, but causes a leakage of the hydraulic medium of a certain size, the quality of the fit of the piston rod guide 4 to the piston rod 3 depends. The further complete sealing takes place by means of a further seal arranged on the low pressure side, the lip seal 6 that with the piston rod 3 in sliding contact. This lip seal 6 gets radially over the piston rod 3 and axially by a in the direction of the piston rod displacement movement elastic sealing bellows 7 led, with the vibration damper cylinder 1 over the piston rod guide 4 connected is. This is the lip seal 6 opposite the gap seal 5 in the axial direction on the piston rod 3 displaceable, but only over a limited displacement, as the elastic sealing bellows 7 is limited in both directions of a possible piston rod displacement movement by stops and by a cover 8th and the piston rod guide 4 on the vibration damper cylinder 1 are attached.

Der elastische Dichtungsbalg 7 selbst besteht aus nach außen konvex geformten ringförmigen Segmenten in Reihenschaltung in axialer Richtung. Dies bedingt eine Steigerung der Weichheit des Dichtungsbalges 7 in axialer Richtung unter hydraulischer Last und besitzt zusätzlich den Vorteil, dass höhere Drücke ausgehalten werden, da kleinere Oberflächen als bei einem großen Balg vorhanden sind. Versteifungen 14 erhöhen beim elastischen Dichtungsbalg 7 die Belastbarkeit.The elastic sealing bellows 7 itself consists of outwardly convex shaped annular segments connected in series in the axial direction. This requires an increase in the softness of the bellows 7 in the axial direction under hydraulic load and has the additional advantage that higher pressures are sustained because smaller surfaces than in a large bellows are available. stiffeners 14 increase in the elastic sealing bellows 7 the resilience.

Entsprechend einem Anstieg des Hydraulikdrucks in einer kolbenstangenseitigen Zylinderkammer 9 tritt das Hydraulikmedium in einer kleinen Menge aus einem Bereich der Spaltdichtung 5 aus. Die Lippendichtung 6 besteht vorzugsweise aus Gummi mit einem guten Dichtvermögen. Infolge deren Vorhandenseins tritt das Hydraulikmedium nicht weiter nach außen aus, sondern wird vorübergehend im Dichtungsbalg 7 zurückgehalten und fließt dann durch eine in der Kolbenstangenführung 4 in Richtung Niederdruckseite ausgebildete Rücklaufleitung 10 für das Hydraulikmedium in die rückseitige Zylinderkammer 11 des Schwingungsdämpfers. In der Rücklaufleitung 10 ist ein Rückschlagventil 12 integriert, das einen Rückfluss des Hydraulikmediums zur Kolbenstangenführung 4 hin verhindert. Außerdem befindet sich in der Kolbenstangenführung 4 noch eine Bohrung 13 für den Rückfluss des Hydraulikmediums in die Rücklaufleitung 10.Corresponding to an increase in the hydraulic pressure in a piston rod-side cylinder chamber 9 The hydraulic medium enters in a small amount from a region of the gap seal 5 out. The lip seal 6 is preferably made of rubber with a good sealing ability. As a result of their presence the hydraulic medium does not escape further out, but is temporarily in the sealing bellows 7 retained and then flows through a in the piston rod guide 4 formed in the direction of low pressure side return line 10 for the hydraulic medium in the rear cylinder chamber 11 of the vibration damper. In the return line 10 is a check valve 12 integrated, the backflow of the hydraulic medium to the piston rod guide 4 prevented. It is also located in the piston rod guide 4 one more hole 13 for the return of the hydraulic medium in the return line 10 ,

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  • DE 3037179 A1 [0003] DE 3037179 A1 [0003]

Claims (4)

Kolbenstangendichtungseinrichtung zum Abdichten einer aus einem Schwingungsdämpferzylinder (1) herausragenden und in diesem über eine Kolbenstangenführung (4) längsverschiebbar geführten Kolbenstange (3), mit einer Hochdruckseite und Niederdruckseite trennenden Spaltdichtung (5) zwischen Kolbenstange (3) und Kolbenstangenführung (4) und mit mindestens einer Niederdruckseite und Umgebungsdruckseite trennenden weiteren Dichtung, insbesondere Lippendichtung (6), die mit der Kolbenstange (3) in Gleitberührung steht, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Dichtung gegenüber der Spaltdichtung (5) mit der Kolbenstange (3) einen begrenzten Verschiebeweg zurücklegen kann.Piston rod sealing device for sealing one of a vibration damper cylinder ( 1 ) and in this via a piston rod guide ( 4 ) longitudinally displaceably guided piston rod ( 3 ), with a high pressure side and low pressure side separating gap seal ( 5 ) between piston rod ( 3 ) and piston rod guide ( 4 ) and with at least one low-pressure side and ambient pressure side separating another seal, in particular lip seal ( 6 ) connected to the piston rod ( 3 ) is in sliding contact, characterized in that the further seal against the gap seal ( 5 ) with the piston rod ( 3 ) can cover a limited displacement. Kolbenstangendichtungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Dichtung durch einen in Richtung der Kolbenstangenverschiebebewegung elastischen Dichtungsbalg (7) mit dem Schwingungsdämpferzylinder (1), insbesondere über die Kolbenstangenführung (4), hydraulisch dicht verbunden ist.Piston rod sealing device according to claim 1, characterized in that the further seal by a in the direction of the piston rod displacement movement elastic sealing bellows ( 7 ) with the vibration damper cylinder ( 1 ), in particular via the piston rod guide ( 4 ), hydraulically tightly connected. Kolbenstangendichtungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Verschiebeweg der weiteren Dichtung in beide Richtungen der Kolbenstangenverschiebebewegung durch Anschläge, insbesondere durch eine Abdeckung (8) und durch eine Verlängerung der Kolbenstangenführung (4), insbesondere befestigt am Schwingungsdämpferzylinder (1), begrenzt wird.Piston rod sealing device according to claim 1 or 2, characterized in that the displacement of the further seal in both directions of the piston rod displacement movement by stops, in particular by a cover ( 8th ) and by an extension of the piston rod guide ( 4 ), in particular fastened to the vibration damper cylinder ( 1 ) is limited. Kolbenstangendichtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Leitung (10) für Hydraulikmedium, insbesondere mit integriertem Rückschlagventil (12), das einen Rückfluss zur Kolbenstangenführung (4) verhindert, vorgesehen ist, die den Niederdruckbereich zwischen Spaltdichtung und weiterer Dichtung mit der rückseitigen Kolbenkammer des Schwingungsdämpferzylinders (1) verbindet.Piston rod sealing device according to one of claims 1 to 3, characterized in that a line ( 10 ) for hydraulic medium, in particular with integrated non-return valve ( 12 ), which provides a return flow to the piston rod guide ( 4 ) is provided, which is the low pressure area between the gap seal and further seal with the rear piston chamber of the vibration damper cylinder ( 1 ) connects.
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