DE102014223164B4

DE102014223164B4 - Dichtungsführungseinheit

Info

Publication number: DE102014223164B4
Application number: DE102014223164.7A
Authority: DE
Inventors: Thomas Thein; Stefan Liehmann; Wolfgang Breun; Alexander Pass; Michael Heinisch; Ingo Schau; Uwe Gehringer
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2014-11-13
Filing date: 2014-11-13
Publication date: 2022-03-17
Anticipated expiration: 2034-11-14
Also published as: US10400845B2; WO2016074869A1; CN107002807B; CN107002807A; US20170328437A1; KR20170085534A; DE102014223164A1

Abstract

Dichtungsführungseinheit (1) zur Führung und Abdichtung einer Kolbenstange eines Schwingungsdämpfers eines Kraftfahrzeugs umfassend:- ein erstes Führungselement (2);- ein mit dem ersten Führungselement (2) fest verbundenes, bezogen auf eine Mittelachse (A) der Dichtungsführungseinheit (1) koaxial zu dem ersten Führungselement (2) angeordnetes zweites Führungselement (3);- eine radial bewegliche Kolbenstangendichtungsanordnung (4), wobei diese zwischen den beiden Führungselementen (2; 3), sowie koaxial zu den beiden Führungselementen (2; 3) angeordnet ist, zumindest mittelbar von mindestens einem Führungselement (2; 3) unter Einschluss eines definierten radialen Ringspaltes (19) in Umfangsrichtung umschlossen ist und zumindest mittelbar an mindestens einem Führungselement (2; 3) axial zur Anlage kommt, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenstangendichtungsanordnung (4) aus einer Kolbenstangendichtung (5), sowie einem die Kolbenstangendichtung (5) in Umfangsrichtung umgreifendem und die Kolbenstangendichtung (5) an mindestens einer Seite axial begrenzendem Gleitelement (6) besteht und wobei zwischen dem Gleitelement (6) und den im Reibkontakt mit dem Gleitelement (6) stehenden weiteren Einzelteilen zumindest abschnittsweise ein niedriger Reibungskoeffizient besteht, wodurch eine radiale Bewegung der Kolbenstangendichtungsanordnung (4) sichergestellt ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Dichtungsführungseinheit zur Führung und Abdichtung einer Kolbenstange eines Schwingungsdämpfers eines Kraftfahrzeugs, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Eine derartige Dichtungsführungseinheit ist beispielsweise aus der DE 82 01 327 U1 bekannt. Diese umfasst ein erstes Führungselement, ein mit dem ersten Führungselement fest verbundenes, bezogen auf eine Mittelachse der Dichtungsführungseinheit koaxial zu dem ersten Führungselement angeordnetes zweites Führungselement. Eine radial bewegliche Kolbenstangendichtung ist zwischen den beiden Führungselementen, sowie koaxial zu den beiden Führungselementen angeordnet und unmittelbar von dem in der einzigen Figur oberen Führungselement in Umfangsrichtung umschlossen. Die Kolbenstangendichtung kommt unmittelbar an dem oberen Führungselement und zumindest mittelbar, über ein weiteres Bauteil an dem unteren Führungselement axial zur Anlage.
Die Aufgabe einer Dichtungsführungseinheit ist es eine in ein Dämpferrohr eines Schwingungsdämpfers eintauchende Kolbenstange relativ zum Dämpferrohr radial zu positionieren, und die Kolbenstange beim Einfahren in das Dämpferrohr, sowie beim Ausfahren aus dem Dämpferrohr zu führen und somit eine Schiefstellung der Kolbenstange gegenüber dem Dämpferrohr zu verhindern. Da die Schwingungsdämpfer in der Regel ein flüssiges oder auch gasförmiges Dämpfmedium im Inneren des Dämpferrohrs enthalten soll die Kolbenstange abgedichtet werden und somit das unkontrollierte Austreten des Dämpfmediums aus dem Zylinderrohr verhindern. Diese Aufgabe übernimmt die Kolbenstangendichtung. Wird der Schwingungsdämpfer bei unterschiedlichen Außentemperaturen eingesetzt, so kann nur sehr schwierig die vorstehend beschriebene Dichtheit gewährleistet werden. Bei sehr niedrigen Temperaturen lässt die Elastizität der Kolbenstangendichtung unter Umständen sehr stark nach. Beim Eintrag einer Seitenlast macht die Kolbenstange einen minimalen radialen Weg und wird radial minimal verformt. Aufgrund der verminderten Elastizität kann die Kolbenstangendichtung diesem radialen Weg der Kolbenstange nicht folgen, bzw. die ursprüngliche Form schnell genug wiederherstellen. Dadurch kann eine Entstehung einer Undichtigkeit bei niedrigen Temperaturen nicht verhindert werden.
Die DE 10 2013 204 745 A1 offenbart insbesondere in der 4 und der dazugehörigen Beschreibung eine Dichtungsführungseinheit zur Führung und Abdichtung einer Kolbenstange eines Schwingungs-dämpfers eines Kraftfahrzeugs. Diese umfast ein erstes Führungselement, ein mit dem ersten Führungselement fest verbundenes, koaxial zu dem ersten Führungselement angeordnetes zweites Führungselement, sowie eine Kolbenstangendichtungsanordnung, welche aus einer Kolbenstangendichtung und einer Einlegescheibe besteht. Die Kolbenstangendichtungsanordnung ist innerhalb einer Ringnut angeordnet, welche in dem Führungselement 1 ausgebildet ist und sich ringförmig um dessen Zentrale Bohrung erstreckt. Die Anordnung ist ebenfalls koaxial zu den beiden Führungselementen angeordnet, ist von dem Führungselement unter Einschluss eines radialen Ringspaltes in Umfangsrichtung umschlossen und kommt an einem der beiden Führungselemente axial zur Anlage. Auch hier wird der umlaufende Spalt durch die Ausdehnung der Dichtung bei einer montierten Kolbenstange aufgrund der Dichtigkeitsanforderungen verschlossen, was eine radiale Bewegung der Kolbenstangendichtungsanordnung innernalb der Ringnut verhindert, wodurch eine Entstehung einer Undichtigkeit bei niedrigen Temperaturen nicht verhindert werden kann.
Die DE 199 30 964 A1 offenbart eine Kolbenstangendichtung, welche radial beweglich in der Dichtungsführungseinheit angeordnet ist und somit einer radialen Bewegung der Kolbenstange folgen kann.
Ein Nachteil dieser Konstruktion liegt darin, dass diese sehr kompliziert aufgebaut ist und aus vielen Einzelteilen besteht, was die Montage deutlich erschwert und eine erhöhte Montagezeit erfordert.
Ausgehend von dem Stand der Technik besteht die Aufgabe dieser Erfindung darin, die gattungsgemäße Dichtungsführungseinheit so weiter zu entwickeln, dass die vorstehend beschriebene Nachteile behoben sind und die Montage vereinfacht wird.
Diese Aufgabe wird gemäß Erfindung durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausführungsvarianten sind in den abhängigen Ansprüchen, sowie in den Figuren angegeben.
Somit besteht die Kolbenstangendichtungsanordnung aus einer Kolbenstangendichtung, sowie einem die Kolbenstangendichtung in Umfangsrichtung umgreifendem und die Kolbenstangendichtung an mindestens einer Seite axial begrenzendem Gleitelement, wobei das Gleitelement zumindest abschnittsweise einen niedrigeren Reibungskoeffizienten aufweist als die unmittelbar an die Kolbenstangendichtungsanordnung axial angrenzende und im Reibkontakt mit dem Gleitelement stehende weitere Einzelteile der Dichtungsführungseinheit.
Die Kolbenstangendichtung kann sich somit nicht an einer Außenwand der Dichtungsführungseinheit anlehnen und sich bei einer weiteren radialen Bewegung der Kolbenstange verformen. Die Kolbenstangendichtungsanordnung folgt jeder radialen Bewegung der Kolbenstange, wobei die Kolbenstangendichtung stets von dem Gleitelement in Form gehalten wird.
Es kann vorgesehen sein, dass das Gleitelement an mindestens einer Seite axial an dem Führungselement unmittelbar zur Anlage kommt. Es kann aber auch vorteilhaft sein zwischen dem Gleitelement und dem Führungselement ein weiteres Bauteil anzuordnen. Dabei kann das Gleitelement einen niedrigeren Reibungskoeffizienten aufweisen als das unmittelbar axial angrenzende Bauteil und/oder Führungselement.
Gemäß einem weiteren Vorteil kann das Gleitelement eine zusätzliche reibungsreduzierende Beschichtung aufweisen. Diese kann auch an dem Führungselement oder an einem weiteren an dem Gleitelement unmittelbar angrenzenden in einem Reibkontakt mit dem Gleitelement stehenden Bauteil ausgeführt sein.
Das Gleitelement kann aus Kunststoff oder auch aus Metall ausgeführt sein.
Gemäß einem weiteren Vorteil kann es durchaus vorgesehen sein, das Gleitelement aus Metallblech mittels eines Stanzverfahrens und/oder eines Umformungsverfahrens auszuführen.
Gemäß folgenden Figuren soll die Erfindung näher erläutert werden.
Es zeigen:

1: eine Schnittdarstellung einer beispielsweisen Ausführungsvariante einer Dichtungsführungseinheit gemäß Patentanspruch 1;
2: eine Schnittdarstellung einer weiteren beispielsweisen Ausführungsvariante einer Dichtungsführungseinheit gemäß Patentanspruch 1;
3: eine Schnittdarstellung einer weiteren beispielsweisen Ausführungsvariante einer Dichtungsführungseinheit gemäß Patentanspruch 1.

Im Regelfall verschließt die Dichtungsführungseinheit 1 ein Ende eines Dämpferrohrs eines Schwingungsdämpfers. Das Dämpferrohr ist jedoch in den Figuren nicht dargestellt. Um die Position der einzelnen Elemente der Dämpfungsführungseinheit im Einbauzustand dennoch zu verdeutlichen, ist die zum Dämpferrohrinneren zugewandte Seite mit der Bezugsziffer 99 und die vom Dämpferrohrinneren abgewandte Seite mit der Bezugsziffer 98 in allen Figuren gekennzeichnet.
In der 1 ist zunächst eine beispielsweise Ausführungsvariante einer Dichtungsführungseinheit 1 zur Führung und Abdichtung einer Kolbenstange eines Schwingungsdämpfers eines Kraftfahrzeugs, gemäß Patentanspruch 1 in einem Schnittbild dargestellt.
Die Dichtungsführungseinheit 1 umfasst ein erstes Führungselement 2, ein zweites Führungselement 3, sowie eine Kolbenstangendichtungsanordnung 4, welche axial zwischen den beiden Führungselementen 2; 3 angeordnet ist.
An der vom Dämpferrohrinneren abgewandten Seite 98 des ersten Führungselements 2 ist ein Abstreifer 10 angebracht, welcher die Aufgabe hat, diverse Verunreinigungen von der Kolbenstangenoberfläche abzustreifen und das Einbringen von Verunreinigungen in das Dämpferrohrinnere zu verhindern.
Die Außendichtung 9, welche die Dichtungsführungseinheit 1 in Umfangsrichtung umgreift dichtet diese gegenüber dem hier nicht dargestellten Dämpferrohr ab.
An der zum Dämpferrohrinneren zugewandten Seite 99 weist das erste Führungselement 2 einen Befestigungsabschnitt 13 auf. Das zweite Führungselement 3 ist innerhalb des Befestigungsabschnitts 13 des ersten Führungselements 2 angeordnet und durch die zumindest partielle Verformung des Befestigungsabschnitts 13 fixiert. Somit ist das zweite Führungselement 3 bezogen auf eine Mittelachse A der Dichtungsführungseinheit 1 koaxial zu dem ersten Führungselement 2 angeordnet und mit dem ersten Führungselement 2 fest verbunden. Die Kolbenstangendichtungsanordnung 4 ist zwischen den beiden Führungselementen 2; 3, sowie koaxial zu den beiden Führungselementen 2; 3 angeordnet und ist aufgrund des die Kolbenstangendichtungsanordnung 4 in Umfangsrichtung umgebenden radialen Ringspalts 19 radial beweglich. In den in 1 bis 3 abgebildeten Ausführungsvarianten ist die Kolbenstangendichtungsanordnung 4 von dem ersten Führungselement 2 in Umfangsrichtung umschlossen und kommt an deren vom Dämpferrohrinneren abgewandten Seite an dem Führungselement 2 axial zur Anlage. Die Kolbenstangendichtungsanordnung 4 besteht aus einer Kolbenstangendichtung 5, sowie einem die Kolbenstangendichtung 5 in Umfangsrichtung umgreifendem und die Kolbenstangendichtung 5 an mindestens einer Seite axial begrenzendem Gleitelement 6.
An der zum Dämpferrohrinneren zugewandten Seite der Kolbenstangenführung 4, zwischen der Kolbenstangenführung 4 und dem zweitem Führungselement 3 ist ein weiteres Bauteil 7 angeordnet, welches die Aufgabe hat einen konstanten radialen Anpressdruck der Kolbenstangendichtung 5 an die hier nicht dargestellte Kolbenstange zu gewährleisten und das Austreten des Dämpfmediums aus dem Dämpferrohrinneren zu verhindern. Das Gleitelement 6 weist einen sich radial erstreckenden ersten scheibenförmigen Abschnitt 14 und einen daran angrenzenden, sich axial erstreckenden rohrförmigen Abschnitt 15 auf, wobei die Kolbenstangendichtung 5 von dem Gleitelement 6 aufgenommen ist, sodass diese sich axial an dem ersten scheibenförmigen Abschnitt 15 und radial an dem rohrförmigen Abschnitt 15 des Gleitelements 6 abstützt.
Um eine Führung der Kolbenstange zu gewährleisten weist das erste Führungselement 2 eine Bohrung 17 auf, welche durch die Führungsfläche 11 radial begrenzt ist. Das zweite Führungselement 3 weist eine ebenfalls für eine einwandfreie Führung der Kolbenstange ausgeführte Bohrung 18 auf. Die Bohrung 18 ist als eine Stufenbohrung ausgeführt, wobei die Stufe mit dem größeren Durchmesser eine Führungsbuchse 12 aufnimmt. Die Führungsbuchse 12 weist eine Führungsfläche 19 auf, welche üblicherweise gehärtet oder gleitgünstig beschichtet ist.
Das Gleitelement 6 weist einen niedrigeren Reibungskoeffizienten auf als das unmittelbar axial angrenzende Führungselement 2, wodurch eine radiale Bewegung der Kolbenstangendichtungsanordnung sichergestellt ist. Alternativ dazu oder auch zusätzlich dazu kann das Bauteil 7 aus einem Werkstoff ausgeführt sein, dessen Reibungskoeffizient höher oder auch niedriger ist, als der Reibungskoeffizient des Gleitelements 6.
Das Gleitelement 6 kann beispielsweise auch eine reibungsreduzierende Beschichtung aufweisen. Die Beschichtung kann beispielsweise zumindest teilweise aus Graphit oder auch PTFE bestehen. Alternativ das Gleitelement 6 auch mittels eines Hart-Anodisierungs-Verfahrens behandelt werden um eine harte und glatte Oberfläche zu erreichen.
Die reibungsreduzierende Beschichtung kann aber auch an dem Führungselement 2; 3 oder auch an einem weiteren an dem Gleitelement 6 unmittelbar angrenzenden Bauteil 8 ausgeführt sein. Das in den 1 bis 3 dargestellte Gleitelement 6 ist aus einem Metall, insbesondere aus einem aus Metallblech mittels eines Stanzverfahrens und/oder eines Umformungsverfahrens ausgeführt. Selbstverständlich kann das Gleitelement auch aus einem Kunststoff ausgeführt sein.
Weist das Gleitelement 6 einen niedrigeren Reibungskoeffizienten auf als die unmittelbar an das Gleitelement 6 axial angrenzenden Einzelteile, wie beispielsweise das Führungselement 2; 3 oder zusätzliche Bauteile 7, so kann die im Reibkontakt mit dem Gleitelement 6 stehende Oberfläche dieser Einzelteile definiert Rau ausgeführt sein. Dadurch werden zwischen dem Gleitelement 6 und der Oberfläche der Einzelteile Schmiertaschen geschaffen, welche das Dämpfmedium aufnehmen, welcher die Reibungskraft zusätzlich reduziert.
Der Unterschied zur 1 besteht in der 2 darin, dass das Gleitelement 6 einen zweiten sich radial erstreckenden scheibenförmigen Abschnitt 16 aufweist, welcher an den rohrförmigen Abschnitt 15 angrenzend ausgeführt ist und zwischen der Kolbenstangendichtung 5 und dem Bauteil 7 angeordnet ist. Somit wird die Kolbenstangendichtung 5 in deren radial äußerem Bereich radial und beidseitig axial gehalten.
Die 3 zeigt eine weitere Ausführungsvariante, welche kein Bauteil 7 mehr benötigt, um das Austreten des Dämpfmediums aus dem Dämpferrohrinneren zu verhindern. Diese Aufgabe wird von dem Dichtungselement 8 übernommen, welches als ein Dichtungsring ausgeführt ist, innerhalb des radialen Ringspaltes 19 angeordnet ist und die Kolbenstangendichtungsanordnung 4 in Umfangsrichtung umgreift.
Bezugszeichenliste

1: Dichtungsführungseinheit
2: erstes Führungselement
3: zweites Führungselement
4: Kolbenstangendichtungsanordnung
5: Kolbenstangendichtung
6: Gleitelement
7: Bauteil
8: Dichtungselement
9: Außendichtung
10: Abstreifer
11: Führungsfläche
12: Führungsbuchse
13: Befestigungsabschnitt
14: erster scheibenförmiger Abschnitt
15: rohrförmiger Abschnitt
16: zweiter scheibenförmiger Abschnitt
17: Bohrung
18: Bohrung
19: radialer Ringspalt
98: vom Dämpferrohr abgewandte Seite
99: zum Dämpferrohr zugewandte Seite
A: Mittelachse

Claims

Dichtungsführungseinheit (1) zur Führung und Abdichtung einer Kolbenstange eines Schwingungsdämpfers eines Kraftfahrzeugs umfassend: - ein erstes Führungselement (2); - ein mit dem ersten Führungselement (2) fest verbundenes, bezogen auf eine Mittelachse (A) der Dichtungsführungseinheit (1) koaxial zu dem ersten Führungselement (2) angeordnetes zweites Führungselement (3); - eine radial bewegliche Kolbenstangendichtungsanordnung (4), wobei diese zwischen den beiden Führungselementen (2; 3), sowie koaxial zu den beiden Führungselementen (2; 3) angeordnet ist, zumindest mittelbar von mindestens einem Führungselement (2; 3) unter Einschluss eines definierten radialen Ringspaltes (19) in Umfangsrichtung umschlossen ist und zumindest mittelbar an mindestens einem Führungselement (2; 3) axial zur Anlage kommt, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenstangendichtungsanordnung (4) aus einer Kolbenstangendichtung (5), sowie einem die Kolbenstangendichtung (5) in Umfangsrichtung umgreifendem und die Kolbenstangendichtung (5) an mindestens einer Seite axial begrenzendem Gleitelement (6) besteht und wobei zwischen dem Gleitelement (6) und den im Reibkontakt mit dem Gleitelement (6) stehenden weiteren Einzelteilen zumindest abschnittsweise ein niedriger Reibungskoeffizient besteht, wodurch eine radiale Bewegung der Kolbenstangendichtungsanordnung (4) sichergestellt ist.
Dichtungsführungseinheit (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Gleitelement (6) an mindestens einer Seite axial an dem Führungselement (2; 3) unmittelbar zur Anlage kommt.
Dichtungsführungseinheit (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Gleitelement (6) und dem Führungselement (2; 3) ein weiteres Bauteil (7) angeordnet ist.
Dichtungsführungseinheit (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass Gleitelement (6) einen niedrigeren Reibungskoeffizienten aufweist als das unmittelbar axial angrenzende Bauteil (7) und/oder Führungselement (2; 3).
Dichtungsführungseinheit (1) nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Gleitelement (6) eine reibungsreduzierende Beschichtung aufweist.
Dichtungsführungseinheit (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Führungselement (2; 3) eine reibungsreduzierende Beschichtung aufweist.
Dichtungsführungseinheit (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das an das Gleitelement (6) unmittelbar angrenzende Bauteil (7) eine reibungsreduzierende Beschichtung aufweist.
Dichtungsführungseinheit (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gleitelement (6) aus Kunststoff ausgeführt ist.
Dichtungsführungseinheit (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gleitelement (6) aus Metall ausgeführt ist.
Dichtungsführungseinheit (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gleitelement (6) aus Metallblech mittels eines Stanzverfahrens und/oder eines Umformungsverfahrens ausgeführt ist.