DE102019109373A1

DE102019109373A1 - Dichtungsvorrichtung sowie Schwingungsdämpfer

Info

Publication number: DE102019109373A1
Application number: DE102019109373.2A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Knobloch
Original assignee: Vibracoustic SE
Current assignee: Vibracoustic SE
Priority date: 2019-04-09
Filing date: 2019-04-09
Publication date: 2020-10-15

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Dichtungsvorrichtung (54) zur Trennung zweier aneinandergrenzender Fluidsäulen in einem aus zwei Rohren gebildeten Ringraum (20), aufweisend einen Grundkörper (60), der ringförmig ausgebildet ist, wobei der Grundkörper (60) wenigstens einen ersten Dichtabschnitt (64), der dichtend an einem der Rohre anlegbar ist, und wenigstens einen zweiten Dichtabschnitt (66) aufweist, der dichtend an dem anderen Rohr anlegbar ist, und wobei die Dichtabschnitte (64, 66) ausgebildet sind, eine Änderung der Rohrdurchmesser auszugleichen und eine Anpresskraft auf die Rohre auszuüben, die eine Bewegung der Dichtungsvorrichtung (54) innerhalb des Ringraumes (20) bei einer Änderung der Höhen der Fluidsäulen ermöglicht. Ferner betrifft die Erfindung einen Schwingungsdämpfer (10) mit einer Dichtungsvorrichtung (54).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Dichtungsvorrichtung zur Trennung zweier aneinandergrenzender Fluidsäulen in einem aus zwei Rohren gebildeten Ringraum. Ferner betrifft die Erfindung einen Schwingungsdämpfer mit einer Dichtungsvorrichtung.
Schwingungsdämpfer der eingangs genannten werden in einem Fahrwerk eines Fahrzeugs eingesetzt, um die durch Fahrbahnunebenheiten hervorgerufenen Schwingungen zu dämpfen und die Fahrsicherheit sowie den Fahrkomfort zu erhöhen. Derartige Schwingungsdämpfer werden als hydraulische Dämpfungssysteme entweder als Einrohrdämpfer, Zweirohrdämpfer oder als Kombinationen aus beiden Typen ausgeführt.
Bekannte Zweirohrdämpfer weisen ein Innenrohr auf, das mit einem hydraulischen Fluid gefüllt ist und in dem ein Kolben mit einer Kolbenstange oder mehrere Kolben bewegbar angeordnet sind. Das Innenrohr ist von einem Außenrohr umgeben, das in Fluidverbindung mit dem Innenrohr steht und in dem sich unten etwas hydraulische Flüssigkeit und darüber ein Gas befindet. Dieses Design darf im Betrieb typischerweise nur bedingt von der senkrechten Einbaulage abweichen. Dies wird allgemein als nachteilig empfunden. Die Dämpfung erfolgt einerseits über ein oder mehrere in einen oder mehrere Kolben eingebrachte Ventile sowie über ein oder mehrere endseitig an dem Innenrohr angeordnete Bodenventile.
Bei einem Druckhub, also wenn die Kolbenstange in das Innenrohr eingedrückt wird, wird das Fluid einerseits durch das in dem Kolben befindliche Ventil oder die im Kolben befindlichen Ventile und andererseits durch das Bodenventil oder die Bodenventile gepresst, über welches das hydraulische Fluid in den durch das Außenrohr gebildeten Ausgleichsraum fließt. Aufgrund des dabei auftretenden Widerstandes wird eine Dämpfung erzielt. Gleichzeitig wird das im Ausgleichraum befindliche Gas komprimiert.
Bei einem Zughub, also wenn die Kolbenstange ausgezogen wird, kommt das Fluid oberhalb des Kolbens oder der Kolben unter Druck und wird durch das in dem Kolben befindliche Ventil oder die im Kolben befindlichen Ventile gepresst. Dieser Widerstand erzeugt eine Dämpfung. Gleichzeitig strömt das Fluid aus dem Ausgleichsraum über das Bodenventil oder die Bodenventile in den Arbeitszylinder zurück. Das Gasvolumen des Ausgleichraumes vergrößert sich wieder, der Anteil des hydraulischen Fluids sinkt.
Während eines Druckhubs vermischen sich das Fluid und das Gas im Ausgleichraum zu einer Emulsion, die beim anschließenden Zughub in das Arbeitsrohr gesogen wird. Dadurch wird im nachfolgenden Einfedervorgang die Dämpfkraftcharakteristik der Druckstufendämpfung nicht mehr erzielt. Dieser Vorgang ist eskalierend und in seiner Ausprägung nicht vorherbestimmbar. Man spricht hier auch von Aeration. Bei ungünstiger Auslegung des Ausgleichsvolumens kann das gasförmige Fluid auch in das Arbeitsrohr gelangen, ohne zuvor emulgiert zu sein.
Zur Umgehung dieses Nachteils schlägt die DE 10 2015 205 447 A1 einen Zweirohrdämpfer vor, bei dem das Öl von dem Gas getrennt ist, indem radial innerhalb eines umgebenden Rohrelements und radial außerhalb eines Arbeitszylinders wenigstens ein formveränderlicher Hüllkörper vorhanden ist, der mit einem Gas befüllt ist, wobei weiterhin wenigstens ein Sperrelement vorgesehen ist, das eine Bewegung des Hüllkörpers in wenigstens einer Richtung zumindest teilweise verhindert.
DE 10 2014 203 077 A1 zeigt ein Führungs- und Dichtungskonzept für einen Trennkolben im Arbeitskolben. Der Arbeitskolben ist scheibenförmig und weist einen Dichtungsabschnitt zur Führung eines Dichtelements auf, wobei der Arbeitskolben zumindest auf einer axialen Seite des Dichtungsabschnitts mit je einem Führungsabschnitt ausgestattet ist, an welchem Führungsmittel vorgesehen sind.
Schließlich geht aus DE 10 2015 214 877 A1 ein Zweirohrdämpfer hervor, bei dem der Ausgleichsraum nicht in einem äußeren Rohr untergebracht ist, sondern als separates Bauteil, wobei in dem Ausgleichsraum ein scheibenförmiger Trennkolben zur Trennung des Öls und des Gases angeordnet ist.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Dichtungsvorrichtung sowie einen Stoßdämpfer zu schaffen, die eine verbesserte Trennung zweier Fluidmedien ermöglicht.
Diese Aufgabe wird mit einer Dichtungsvorrichtung mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 sowie einen Schwingungsdämpfer mit den Merkmalen des Anspruchs 15 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Dichtungsvorrichtung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Gemäß einem Aspekt wird eine Dichtungsvorrichtung zur Trennung zweier aneinandergrenzender Fluidsäulen in einem aus zwei Rohren gebildeten Ringraum vorgeschlagen, die einen Grundkörper aufweist, der ringförmig ausgebildet ist, wobei der Grundkörper wenigstens einen ersten Dichtabschnitt, der dichtend an einem der Rohre anlegbar ist, und wenigstens einen zweiten Dichtabschnitt aufweist, der dichtend an dem anderen Rohr anlegbar ist, und wobei die Dichtabschnitte ausgebildet sind, eine Änderung der Rohrdurchmesser auszugleichen und eine Anpresskraft auf die Rohre auszuüben, die eine Bewegung der Dichtungsvorrichtung innerhalb des Ringraumes bei einer Änderung der Höhen der Fluidsäulen ermöglicht.
Die Dichtungsvorrichtung verhindert zuverlässig eine Durchmischung der beiden Fluide und damit eine Schaumbildung bei hohen Belastungsgeschwindigkeiten des Schwingungsdämpfers. Unter einem Fluid wird vorliegend ein Gas, wie beispielsweise Luft, oder eine Flüssigkeit, wie beispielweise ein Öl, verstanden. Die Dichtungsvorrichtung kann somit eine Durchmischung eines Gases und einer hydraulischen Flüssigkeit, oder zweier Gase oder zweier Flüssigkeiten verhindern.
Vorteilhaft übernimmt der an dem Außenrohr anliegende Dichtabschnitt führende Aufgaben, wenn sich die Höhen der Fluidsäulen ändern und die Dichtungsvorrichtung innerhalb des Ausgleichsraums hin- und her bewegt wird. So nimmt bei einem Druckhub die Höhe der Säule des hydraulischen Fluids zu und gleichzeitig nimmt die Höhe der Säule des Gases ab. Bei einem Zughub verhält es sich genau umgekehrt. Aufgrund dieser permanenten Höhenänderungen der Fluidsäulen bewegt sich die Dichtungsvorrichtung innerhalb des Arbeitsraumes hin und her. Folglich schwebt die Dichtungsvorrichtung zwischen der Säule des hydraulischen Fluids und der angrenzenden Gassäule. Dadurch kann ein mit der Dichtungsvorrichtung ausgerüsteter Zweirohrdämpfer in beliebiger Einbaulage arbeiten. Da die Dichtungsvorrichtung in Anpassung an die Höhen der Fluidsäulen bewegbar innerhalb des Ausgleichsraums angeordnet ist, trennt die Dichtungsvorrichtung die Säule des hydraulischen Fluids von der angrenzenden Gassäule.
Vorteilhaft ist der an dem Innenrohr anliegende Dichtabschnitt derart ausgebildet, dass dieser Änderungen der Rohrdurchmesser ausgleichen kann, welche aus einer pulsierenden Druckbeaufschlagung infolge des Ein- und Ausfederns des Kolbens resultieren. So können die beiden Rohre ein Innenrohr und ein Außenrohr eines Zweirohrdämpfers sein.
Da die Dichtungsvorrichtung sich innerhalb des Ringraums bewegen kann, kann diese in einem Schwingungsdämpfer, insbesondere Zweirohrdämpfer, eingesetzt werden. Zudem ermöglicht die Dichtungsvorrichtung, dass der Schwingungsdämpfer, insbesondere der Zweirohrdämpfer, in beliebigen Einbaulagen anwendbar ist. In einer vorteilhaften Ausgestaltung bewegt sich die Dichtungsvorrichtung in Richtung seiner Längsachse. Diese Längsachse entspricht einer Hochachse des Ringraumes oder der Längsachse eines Schwingungsdämpfers.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung können der erste Dichtabschnitt und/oder der zweite Dichtabschnitt einstückig und materialeinheitlich mit dem Grundkörper ausgebildet sein. Des Weiteren kann der erste Dichtabschnitt und/oder der zweite Dichtabschnitt ein separates Teil sein, das mit dem Grundkörper verbunden ist.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung kann die Dichtungsvorrichtung mehrere erste Dichtabschnitte, die dichtend an einem der Rohre anlegbar sind, und/oder mehrere zweite Dichtabschnitte aufweisen, die dichtend an dem anderen Rohr anlegbar sind.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist der Grundkörper eine Taillierung, eine Rippenstruktur und/oder eine Profilierung auf.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die Dichtungsvorrichtung wenigstens zwei in Richtung einer Längsachse der Dichtungsvorrichtung zueinander beanstande Führungseinrichtungen, die die Bewegung der Dichtungsvorrichtung innerhalb des Ringraumes führen. Somit führen die beiden Führungseinrichtung die Dichtungsvorrichtung in Axialrichtung, also in Längsrichtung und zentrieren die Dichtungsvorrichtung zwischen den beiden Rohren. Dadurch wird ein Verkippen der Dichtungsvorrichtung während einer Bewegung innerhalb des Ringraumes vermieden. In einer vorteilhaften Ausgestaltung bildet jede der Führungseinrichtungen eine kreisförmige Ebene, wobei die beiden kreisförmigen Ebenen in einem rechten Winkel zur Bewegungsrichtung angeordnet sind. Vorteilhaft stehen die beiden kreisförmigen Ebene senkrecht auf der Längsrichtung.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung bilden die Dichtabschnitte und/oder der Grundkörper die Führungseinrichtungen. In einer vorteilhaften Ausgestaltung bilden Ränder des Grundkörpers oder Vorsprünge des Grundkörpers die Führungseinrichtungen.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die Führungseinrichtungen mindestens 2 mm, vorzugsweise mindestens 3,5 mm zueinander beabstandet sind. Dadurch wird eine ausreichende Führung und damit ein Verkippen der Dichtungsvorrichtung während einer Bewegung innerhalb des Ringraumes vermieden.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist der Grundkörper in Richtung der Längsachse der Dichtungsvorrichtung eine Höhe und quer zur Längsachse eine Dicke aufweist, wobei die Höhe der Dicke entspricht oder größer ist. Dadurch wird ein Verkippen der Dichtungsvorrichtung während einer Bewegung innerhalb des Ringraumes vermieden. Wenn die Höhe der Dicke entspricht, so weist der Grundkörper im Querschnitt eine quadratische Form auf. Wenn die Höhe größer als die Dicke ist, so weist der Grundkörper im Querschnitt eine Rechteckform auf.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die Dichtabschnitte in Richtung der Längsachse der Dichtungsvorrichtung übereinander angeordnet, oder dass ein erster Dichtabschnitt und ein zweiter Dichtabschnitt ein Dichtpaar bilden, die in einer senkrecht zur Längsrichtung stehenden Dichtebene liegen, wobei wenigstens zwei Dichtpaare in Richtung der Längsachse (L) übereinander angeordnet sind. Dadurch wird eine zuverlässige Abdichtung und Trennung der beiden aneinandergrenzenden Fluidsäulen erzielt. Die Längsachse des Grundkörpers entspricht der Längsachse des Schwingungsdämpfers. Wenn die Dichtungsvorrichtung mehrere erste Dichtabschnitte und/oder mehrere zweite Dichtabschnitte aufweist, so können abwechselnd ein erster Dichtabschnitt und ein zweiter Dichtabschnitt übereinander angeordnet sein. Ferner können bei mehreren ersten Dichtabschnitten und/oder zweiten Dichtabschnitten die ersten Dichtabschnitte in Richtung der Längsachse des Grundkörpers übereinander zu einer Gruppe angeordnet sein und unmittelbar angrenzend oder beabstandet dazu können die mehreren zweiten Dichtabschnitte in Richtung der Längsachse des Grundkörpers übereinander zu einer Gruppe angeordnet sein. Vorteilhaft liegen die beiden Dichtabschnitte in einer kreisförmigen Ebene. In einer vorteilhaften Ausgestaltung kann die Dichtungsvorrichtung mehrere aus dem ersten Dichtabschnitt und dem zweiten Dichtabschnitt gebildete Dichtpaare aufweisen, die in Richtung der Längsachse übereinander angeordnet sind.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der erste Dichtabschnitt an einem ersten Ende des Grundkörpers angeordnet, und der zweite Dichtabschnitt ist an einem zweiten Ende des Grundkörpers angeordnet. Dadurch sind die beiden Dichtabschnitte voneinander beabstandet. Bei dieser Ausführungsform führen beide Dichtabschnitte die Dichtungsvorrichtung während einer Bewegung innerhalb des Ringraumes und verhindern dadurch ein Verkippen der Dichtungsvorrichtung. Vorteilhaft ist der an dem Außenrohr anliegende Dichtabschnitt enger aufgenommen, so dass der an dem außenliegenden Rohr anliegende Dichtabschnitt für die Konzentrizität verantwortlich ist.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung können der erste Dichtabschnitt und der zweite Dichtabschnitt unmittelbar benachbart an einem ersten Ende des Grundkörpers, an einem zweiten Ende des Grundkörpers oder in der Mitte des Grundkörpers angeordnet sein.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der erste Dichtabschnitt ein Dichtring oder ein Wellendichtring, und der zweite Dichtabschnitt ist ein Dichtring oder ein Wellendichtring. Ein als Dichtring ausgebildeter Dichtabschnitt ermöglicht eine zuverlässige Trennung der beiden Fluidsäulen und ist zudem als kostengünstiges Zukaufteil erhältlich. Der Dichtring kann im Querschnitt unterschiedliche Konturen aufweisen. So kann der Dichtring im Querschnitt O-förmig oder rechteckförmig sein. Ferner kann der Dichtring im Querschnitt rechteckförmig mit einer V-förmigen Vertiefung oder einer konkaven Vertiefung ausgebildet sein. Darüber hinaus kann der Dichtring im Querschnitt rechteckförmig mit einer Schräge ausgebildet sein. Ein Wellendichtring kann besonders hohe radiale Durchmesserschwankungen kompensieren.
Wenn die Dichtungsvorrichtung mehrere erste Dichtabschnitte und/oder mehrere zweite Dichtabschnitte aufweist, so können die ersten Dichtabschnitte und/oder die zweiten Dichtabschnitte aus Dichtringen mit im Querschnitt unterschiedlichen Konturen, abwechselnd aus Dichtringen und Wellendichtringen und/oder abwechselnd aus Dichtringen mit unterschiedlichen Konturen und Wellendichtringen gebildet sein.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist der Grundkörper Vertiefungen auf, in denen die Dichtringe und/oder Wellendichtringe angeordnet sind. Die Vertiefungen gewährleisten eine ausreichende Befestigung und Fixierung der Dichtringe und Wellendichtringe während der bestimmungsgemäßen Verwendung der Dichtungsanordnung und verhindern ein Lösen der Dichtringe und/oder Wellendichtringe von dem Grundkörper. In einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die Vertiefungen als in den Grundkörper eingebrachte, umlaufende Nuten ausgebildet. Weiterhin vorteilhaft liegt ein Dichtring oder ein Wellendichtring in einer dem Rohr zugewandten Nut ein, und ein zweiter Dichtring oder Wellendichtring liegt in einer dem anderen Rohr zugewandten Nut ein. Wenn die Dichtungsvorrichtung mehrere Dichtringe und/oder Wellendichtringe aufweist, sind in den Grundkörper mehrere Vertiefungen eingebracht. Der Dichtring oder der Wellendichtring sitzt formschlüssig und/oder kraftschlüssig in die Vertiefung ein. Bei Verwendung eines Wellendichtrings ist die Vertiefung bevorzugt an einem freien Ende des Grundkörpers angeordnet. Bevorzugt ist eine Vertiefung für einen Wellendichtring als eine umlaufende Ausnehmung ausgebildet.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Grundkörper eine Hülse. Ein als Hülse ausgebildeter Grundkörper kann zweierlei Führungsfunktionen übernehmen. Einerseits kann die Hülse, wenn die Dichtabschnitte als separate Teile ausgebildet sind, die Dichtabschnitte führen, indem die Hülse diese trägt. Andererseits kann die Hülse selbst die Bewegung der Dichtungsvorrichtung innerhalb des Ringraumes führen. Hierzu übernimmt wenigstens ein freies Ende der Dichtungsvorrichtung oder beide freien Enden der Dichtungsvorrichtung die Führung während einer Bewegung innerhalb des Ringraumes. Die Hülse kann dickwandig oder dünnwandig ausgebildet sein. Wenn die Hülse dickwandig ist, dann sind die Dichtabschnitte vorteilhaft materialeinheitlich und einstückig aus dem Grundkörper gebildet.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Grundkörper im Querschnitt X-förmig ausgebildet, wobei die dem einen Rohr zugewandten Schenkel den ersten Dichtabschnitt und die dem anderen Rohr zugewandten Schenkel den zweiten Dichtabschnitt bilden. Dadurch liegen die freien Enden der Schenkel dichtend an dem Rohr an und trennen somit zuverlässig das Gas von dem hydraulischen Fluid. Die freien Enden eines im Querschnitt X-förmig ausgebildeten Grundkörpers sind so gestaltet, dass die erforderliche radiale Beweglichkeit der dichtenden Kanten möglich wird.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Grundkörper im unbelasteten Zustand im Querschnitt katzenzungenförmig ausgebildet, wobei die dem einen Rohr zugewandten Wülste die ersten Dichtabschnitte und die dem anderen Rohr zugewandten Wülste die zweiten Dichtabschnitte bilden. Nach der Montage legt sich der Grundkörper an das Innenrohr und das Außenrohr an und weist eine weitgehend rechteckige Gestalt auf. Während der bestimmungsgemäßen Verwendung wird die Dichtungsvorrichtung aufgrund der Drücke der Fluidsäulen belastet und dadurch gestaucht. Hierbei werden die Seitenflächen des Grundkörpers dichtend an die Rohre angepresst.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist in den Grundkörper wenigstens ein Verstärkungselement eingebracht. Das Verstärkungselement kann auch als Stützelement bezeichnet werden. Das Verstärkungselement verhindert ein mittiges Ausbauchen des Grundkörpers infolge der auf den Grundkörper wirkenden Drücke der Fluidsäulen, sodass die Deformation des Grundkörpers auf die Dichtbereiche beschränkt ist. Somit werden die Reibkräfte während der bestimmungsgemäßen Bewegung in Längsrichtung reduziert. Das Verstärkungselement kann aus Metall oder Kunststoff sein. Vorteilhaft ist das Verstärkungselement ein Metallring, insbesondere ein dünner Metallring.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Grundkörper aus Metall, Kunststoff, einem Elastomer oder einem elastischen Schaum. Wenn die Dichtungsabschnitte einstückig und materialeinheitlich aus dem Grundkörper gebildet sind, so sind die Dichtabschnitte ebenfalls aus Metall, Kunststoff, Elastomer oder elastischem Schaum. Wenn die Dichtabschnitte separate Teile sind, so sind die Dichtabschnitte bevorzugt aus einem elastomeren Werkstoff.
Gemäß eines weiteren Aspekts wird ein Schwingungsdämpfer für ein Fahrzeug vorgeschlagen, der ein Innenrohr, das einen mit einem ersten Fluid gefüllten Arbeitsraum bildet, einen Kolben mit einer Kolbenstange, der bewegbar innerhalb des Arbeitsraumes angeordnet ist, ein das Innenrohr umgebendes Außenrohr, das einen Ringraum bildet, der mit dem Arbeitsraum in Verbindung steht und der mit einem zweiten Fluid gefüllt ist, und wenigstens eine in dem Ringraum angeordnete Dichtungsvorrichtung aufweist, das die beiden Fluide voneinander trennt.
Der Schwingungsdämpfer kann bei Fahrzeugen mit zwei oder mehr Rädern eingesetzt werden. Darüber hinaus kann der Schwingungsdämpfer auch bei nicht mobilen Maschinen eingesetzt werden, deren Bauteile die Dämpfung von Bewegungen erforderlich macht.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der mit dem ersten Fluid gefüllte erste Arbeitsraum mittels wenigstens einer Dichtung gegen den Ringraum abgedichtet ist, so dass kein erstes Fluid in den mit dem zweiten Fluid gefüllten Ringraum gelangen kann.
Der mit dem zweiten Fluid gefüllte Ringraum kann mittels eines Kanals mit der Umgebung korrespondieren. Dadurch kann der Ringraum über den Kanal mit der Umgebung Luft austauschen.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Schwingungsdämpfer in einer druckbeaufschlagten Umgebung angeordnet.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die druckbeaufschlagte Umgebung eine Luftfeder eines Kraftfahrzeugs. Dadurch kann der Ringraum über den Kanal mit einem Arbeitsraum der Luftfeder kommunizieren, so dass Luft von dem Arbeitsraum in den Ringraum und umgekehrt strömen kann.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Luftfeder eine F ahrerhauskabinenl uftfeder.
Nachfolgend werden ein Schwingungsdämpfer und eine Dichtungsvorrichtung sowie weitere Merkmale und Vorteile anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert, die in den Figuren schematisch dargestellt sind. Hierbei zeigt:

1 einen Querschnitt durch einen Schwingungsdämpfer gemäß einer ersten Ausführungsform mit einer Dichtungsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform;
2 eine vergrößerte Darstellung der in 1 gezeigten Dichtungsvorrichtung mit einem Halbschnitt;
3 eine vergrößerte Darstellung von Querschnitten unterschiedlich konturierter Dichtringe;
4 eine vergrößerte Darstellung einer Dichtungsvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform mit einem Halbschnitt;
5 eine vergrößerte Darstellung einer Dichtungsvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform mit einem Halbschnitt;
6 eine vergrößerte Darstellung einer Dichtungsvorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform mit einem Halbschnitt;
7 eine vergrößerte Darstellung einer Dichtungsvorrichtung gemäß einer fünften Ausführungsform mit einem Halbschnitt;
8 eine vergrößerte Darstellung eines Querschnitts einer Dichtungsvorrichtung gemäß einer sechsten Ausführungsform;
9 eine vergrößerte Darstellung eines Querschnitts einer Dichtungsvorrichtung gemäß einer siebten Ausführungsform;
10 eine vergrößerte Darstellung eines Querschnitts einer Dichtungsvorrichtung gemäß einer achten Ausführungsform;
11 eine vergrößerte Darstellung einer Dichtungsvorrichtung gemäß einer neunten Ausführungsform; und
12 einen Querschnitt durch einen Schwingungsdämpfer gemäß einer zweiten Ausführungsform.

In 1 ist ein Schwingungsdämpfer 10 gezeigt, der zwischen einem nicht dargestellten Fahrwerk und einem nicht dargestellten Fahrzeugaufbau anordnenbar ist, um die durch Fahrbahnunebenheiten hervorgerufenen Schwingungen zu dämpfen und somit ein Aufschwingen des Fahrzeugaufbaus zu verhindern und den Fahrkomfort zu erhöhen.
Der Schwingungsdämpfer 10 weist ein Innenrohr 12, das einen mit einem hydraulischen Fluid, insbesondere Öl gefüllten Arbeitsraum 14 definiert, einen innerhalb des Arbeitsraums 14 bewegbaren Kolben 16, der mit einer Kolbenstange 18 verbunden ist und ein das Innenrohr 12 unter Ausbildung eines Ringraums 20 umgebendes Außenrohr 22 auf.
Wie in 1 ersichtlich ist, sind der Arbeitsraum 14 und der Ringraum 20 mittels eines Deckelelements 24 verschlossen, welches gegenüber der Umgebung mit ersten Dichtelementen 26 abgedichtet ist. Die Kolbenstange 18 erstreckt sich durch einen Durchgang 28 des Deckelelements 24. Die Kolbenstange 18 ist mittels eines zweiten Dichtelements 30 gegenüber der Umgebung abgedichtet.
Der Kolben 16 ist scheibenförmig ausgebildet und weist eine Dämpfungsvorrichtung 32 auf. In der Dämpfungsvorrichtung 32 sind Durchgangsöffnungen eingebracht, welche in 1 als Bohrungen 34 ausgebildet sind. Je nach Durchflussrichtung werden diese Bohrungen 34 durch Federventile 36, hier schematisch als Schraubenfeder dargestellt, geöffnet oder verschlossen. Der Kolben 16 trennt den Arbeitsraum 14 in einen oberhalb des Kolbens 16 liegenden ersten Raum und einen unterhalb des Kolbens 16 liegenden zweiten Raum, wobei die beiden Räume durch ein drittes Dichtelement 38 voneinander getrennt sind. Hierzu liegt das dritte Dichtelement 38 in einer umlaufenden Nut 40 des Kolbens ein und liegt dichtend an der Innenwandung des Innenrohrs 12 an.
Am Boden des Arbeitsraums 14 ist eine Ventilvorrichtung 42 angeordnet, über die das in dem Arbeitsraum 14 befindliche Fluid in den Ringraum 20 strömen kann. Die Ventilvorrichtung 42 ist aus einer Grundplatte 44 gebildet, in die Öffnungen 46 eingebracht sind, die durch Metallplatten 48 verschlossen sind, welche mittels eines Bolzens 50 und einer Mutter 52 an der Grundplatte 44 festgelegt sind.
Der Ringraum 20 ist endseitig durch eine Bodenplatte 56 verschlossen, an der ein Lagerelement 58 angeordnet ist, das an einem nicht dargestellten Fahrwerk befestigbar ist.
Wie in 1 ersichtlich ist, ist in dem Ringraum 20 eine Dichtungsvorrichtung 54 angeordnet, die das in dem Ringraum 20 befindliche hydraulische Fluid von dem in dem Ringraum 20 vorhandenen Gas, insbesondere Luft, trennt.
Die Dichtungsvorrichtung 54 weist gemäß 2 einen Grundkörper 60, zwei Führungseinrichtungen 63, die eine Bewegung der Dichtungsvorrichtung 54 innerhalb des Ringraumes 20 führen, und wenigstens zwei Dichtabschnitte 64, 66 auf.
Der Grundkörper 60 ist ringförmig in Form einer rohrförmigen Hülse 62 ausgebildet und kann aus Metall, Kunststoff oder einem elastischen Schaum hergestellt sein. Der Grundkörper 60 weist in Richtung einer Längsachse L der Dichtungsvorrichtung 54 eine Höhe und quer zur Längsrichtung L eine Breite aufweist, wobei vorliegend die Höhe größer als die Breite ist.
Die Führungseinrichtungen 63 werden durch die beiden Dichtabschnitte 64, 66 gebidlet, wobei die Führungseinrichtungen 63 in Richtung der Längsachse L der Dichtungsvorrichtung 54 mindestens 2mm, vorzugsweise mindestens 3, 5 mm zueinander beabstandet sind. Dadurch wird ein Verkippen während einer Bewegung der Dichtungsvorrichtung 54 innerhalb des Ringraumes 20 vermieden.
Der erste Dichtabschnitt 64 liegt dichtend an dem Innenrohr 12 an und der zweite Dichtabschnitt 66 liegt dichtend an dem Außenrohr 22 an, wobei die beiden Dichtabschnitte 64, 66 als Dichtringe 67, insbesondere als O-Ringe 68 ausgebildet sind und formschlüssig und/oder kraftschlüssig in umlaufende Vertiefungen 70, insbesondere umlaufende Nuten des Grundkörpers 60 einliegen.
Wie in 2 ersichtlich ist, sind die beiden Dichtabschnitte 64, 66 in Richtung einer Längsachse L des Grundkörpers 60 übereinander angeordnet, wobei der als O-Ring 68 ausgebildete erste Dichtabschnitt 64 an einem ersten Ende 72 des Grundkörpers 60 angeordnet ist und der als O-Ring 68 ausgebildete zweite Dichtabschnitt 66 ist an einem zweiten Ende 74 des Grundkörpers 60 angeordnet.
Die Dichtabschnitte 64, 66 sind so ausgebildet, dass diese eine Änderung der Rohrdurchmesser, insbesondere eine Änderung des Durchmessers des Innenrohrs 12 aufgrund einer pulsierenden Druckbeaufschlagung resultierend aus der Bewegung des Kolbens 16 ausgleicht. Zudem sind die Dichtabschnitte 64, 66 derart ausgebildet, dass sie eine Anpresskraft auf das Innenrohr 12 und das Außenrohr 22 ausüben, die eine Bewegung der Dichtungsvorrichtung 54 innerhalb des Ringraums 20 bei einer Änderung der Höhen der beiden aus dem Gas und dem Fluid gebildeten Fluidsäulen möglich ist. Dadurch wird eine sichere Trennung der Fluidsäule von der Gassäule ermöglicht, so dass eine Vermischung der beiden Medien verhindert wird.
Nachfolgend werden weitere Ausführungsformen des Schwingungsdämpfers 10 sowie der Dichtungsvorrichtung 54 beschrieben, wobei für gleiche oder funktionsgleiche Teile dieselben Bezugszeichen verwendet werden.
In 3 sind unterschiedliche Varianten der Dichtringe 67 gezeigt. So kann der Dichtring als O-Ring, als Rechteckring, oder als V-Ring ausgebildet sein, oder mit einer Schräge oder einer konkaven Vertiefung versehen sein.
In 4 ist eine zweite Ausführungsform der Dichtungsvorrichtung 54 gezeigt, die sich von der ersten Ausführungsform dadurch unterscheidet, dass die beiden Dichtabschnitte 64, 66 unmittelbar benachbart zueinander an dem ersten Ende 72 des Grundkörpers 60 angeordnet sind. Die beiden Dichtringe 67 sind in Richtung der Längsachse L des Grundkörpers 60 übereinander angeordnet.
Bei der in 4 dargestellten Ausführungsform bilden die beiden unmittelbar benachbarten Dichtabschnitte 63, 64 und das zweite Ende 74 des Grundkörpers 60 die Führungseinrichtungen 63.
In 5 ist eine dritte Ausführungsform der Dichtungsvorrichtung 54 gezeigt, die sich von den anderen beiden Ausführungsformen dadurch unterscheidet, dass die beiden Dichtringe 68 mittig und unmittelbar benachbart und in Richtung der Längsachse L übereinander am Grundkörper 60 angeordnet sind, so dass neben der beiden Dichtringe 68 auch die beiden Enden 72, 74 die Führungseinrichtungen 63 bilden.
In 6 ist eine vierte Ausführungsform der Dichtungsvorrichtung 54 gezeigt, die sich von den anderen Ausführungsformen dadurch unterscheidet, dass die Dichtungsvorrichtung 54 mehrere erste als Dichtringe 67 ausgebildete Dichtabschnitte 64 und mehrere zweite als Dichtringe 67 ausgebildete Dichtabschnitte 66 aufweist, wobei abwechselnd ein erster Dichtabschnitt 64 und ein zweiter Dichtabschnitt 66 in Richtung der Längsachse L des Grundkörpers 60 übereinander angeordnet sind. Prinzipiell ist aber auch eine andere Anordnung der Dichtabschnitte 64 möglich.
Bei der in 6 dargestellten Ausführungsform bilden die an den Enden 72, 74 des Grundkörpers 60 angeordneten Dichtabschnitte 63, 64 die Führungseinrichtungen 63.
In 7 ist eine fünfte Ausführungsform der Dichtungsvorrichtung 54 gezeigt, die sich von den anderen Ausführungsformen dadurch unterscheidet, dass anstelle eines O-Rings für den ersten Dichtabschnitt 64 ein Wellendichtring 76 vorgesehen ist. Der Simmering 76 ist an dem zweiten Ende 74 innerhalb einer in dem Grundkörper 60 eingebrachten umlaufenden Ausnehmung 77 angeordnet. Der Wellendichtring 76 kann besonders hohe radiale Durchmesserschwankungen des Innenrohrs 12 kompensieren.
In 8 ist eine sechste Ausführungsform der Dichtungsvorrichtung 54 gezeigt, die sich von den anderen Ausführungsformen dadurch unterscheidet, dass der Grundkörper 60 im Querschnitt X-förmig ausgebildet ist, wobei die dem Innenrohr 12 zugewandten Schenkel 78 den ersten Dichtabschnitt 64 bilden und die dem Außenrohr 22 zugewandten Schenkel 78 den zweiten Dichtabschnitt 66 bilden. Die freien Enden der Schenkel 78 liegen dichtend an dem Innenrohr 12 beziehungsweise dem Außenrohr 22 an und sorgen so für eine Trennung der beiden Fluide. Die in 8 dargestellte Dichtungsvorrichtung 54 ist bevorzugt aus Elastomer oder einem elastischen Schaum.
Aufgrund der X-förmigen Ausgestaltung des Grundkörpers 60 werden die Schenkel 78 während eines Druckunterschieds auf beiden Seiten der Dichtungsvorrichtung 54 nach außen an die abzudichtenden Flächen von Innenrohr 12 und Außenrohr 22 gepresst. Dadurch bilden jeweils ein erster Dichtabschnitt 64 und ein zweiter Dichtabschnitt 66 ein Dichtpaar, die in einer senkrecht zur Längsrichtung L stehenden Dichtebene, insbesondere kreisförmigen Dichtebene liegen. Wie in 8 ersichtlich ist, sind die beiden Dichtpaare in Richtung der Längsachse L übereinander angeordnet.
In 9 ist eine siebte Ausführungsform der Dichtungsvorrichtung 54 gezeigt, die sich von der sechsten Ausführungsform dadurch unterscheidet, dass in den Grundkörper 60 ein Verstärkungselement 80 eingebracht ist. Das Verstärkungselement 80 ist als Metall- oder Kunststoffring 82 ausgebildet und sorgt für eine ausreichende Steifigkeit der Dichtungsvorrichtung 54. Außerdem sorgt es dafür, dass die Mitte der Dichtungsvorrichtung 54 nicht ausbaucht. Hierdurch werden die reibkräfte bei den bestimmungsgemäßen Auf- und Abbewegungen reduziert.
In 10 ist eine achte Ausführungsform der Dichtungsvorrichtung 54 gezeigt, die sich von den anderen Ausführungsformen dadurch unterscheidet, dass der Grundkörper 60 aus einem Elastomer oder einem elastischen Schaum ist und eine katzenzungenförmige Grundform aufweist. Nach der Montage legen sich die seitlichen Wülste 83 an das Innenrohr 12 und das Außenrohr 22 dichtend an, so dass die Dichtungsvorrichtung 54 im belasteten Zustand eine rechteckförmige Geometrie ausgebildet. Durch die Belastung mittels Druckunterschied werden die Wülste 83 an das Innenrohr 12 und das Außenrohr 22 weiter angepresst, so dass die Dichtfunktion mit zunehmendem Druckunterschied gesteigert wird
Die dem Innenrohr 12 zugewandten Wülste 83 bilden erste Dichtabschnitte 64 und die dem Außenrohr 22 zugewandten Wülste 83 bilden zweite Dichtabschnitte 66, wobei jeweils ein erster Dichtabschnitt 64 und ein zweiter Dichtabschnitt 66 ein Dichtpaar bilden, so dass zwei Dichtpaare übereinander angeordnet sind. Im unbelasteten Zustand nimmt die in 10 dargestellte Dichtungsvorrichtung 54 eine katzenzungenförmige Gestalt ein.
In 11 ist eine neunte Ausführungsform der Dichtungsvorrichtung 54 gezeigt, die sich von der achten Ausführungsform dadurch unterscheidet, dass in dem Grundkörper 60 ein Verstärkungselement 80 in Form eines Metall-oder Kunststoffrings 82 eingebracht ist. Hierdurch baucht der Dichtring bei einer stirnseitigen Druckbelastung nicht mittig aus, sondern bildet durch das Ausbauchen der seitlichen Bereiche kurz ober-bzw. unterhalb des Verstärkungselementes 80 zwei getrennte Dichtflächen an Innenrohr 12 und Außenrohr 22.
In 12 ist eine zweite Ausführungsform des Schwingungsdämpfers 10 gezeigt, die sich von der ersten Ausführungsform dadurch unterscheidet, dass in das Deckelelement 24 ein Kanal 84 eingebracht ist. Dadurch kann der Ringraum 20 mit der Umgebungsluft kommunizieren. Bevorzugt wird die in 12 dargestellte zweite Ausführungsform des Schwingungsdämpfers 10 in Kombination mit einer Luftfeder eingesetzt, wobei der Kanal 84 mit dem Arbeitsraum der nicht dargestellten Luftfeder verbunden ist, um einen hohen Gegendruck in dem Ringraum 20 zu erzeugen. Durch diese Belüftung nach außen ist eine größere Füllmenge an Fluid möglich. Dies ist für einen robusteren Füllprozess bezüglich der Fluidmenge vorteilhaft. Außerdem wird hierdurch die Wärmeabfuhr vom Innenrohr 12 nach außen begünstigt.
Die Dichtungsvorrichtung 54 zeichnet sich dadurch aus, dass sie dichtend an dem Innenrohr 12 und dem Außenrohr 22 anliegt und beweglich innerhalb des Ringraumes 20 ist. Dadurch kann effektiv eine Durchmischung der beiden Fluide und damit eine Schaumbildung bei hohen Belastungsgeschwindigkeiten des Schwingungsdämpfers 10 verhindert werden.
Bezugszeichenliste

10: Schwingungsdämpfer
12: Innenrohr
14: Arbeitsraum
16: Kolben
18: Kolbenstange
20: Ringraum
22: Außenrohr
24: Deckelelement
26: erstes Dichtelement
28: Durchgang
30: zweites Dichtelement
32: Dämpfungsvorrichtung
34: Bohrung
36: Federventil
38: drittes Dichtelement
40: Nut
42: Ventilvorrichtung
44: Grundplatte
46: Öffnung
48: Metallplatte
50: Bolzen
52: Mutter
54: Dichtungsvorrichtung
56: Bodenplatte
58: Lagerelement
60: Grundkörper
62: Hülse
63: Führungseinrichtung
64: erster Dichtabschnitt
66: zweiter Dichtabschnit
67: Dichtringet
68: O-Ring
70: Vertiefungen
72: erstes Ende
74: zweites Ende
76: Wellendichtring
77: Ausnehmung
78: Schenkel
80: Verstärkungselement
82: Metallring
83: Wulst
84: Kanal
L: Längsachse

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102015205447 A1 [0007]
DE 102014203077 A1 [0008]
DE 102015214877 A1 [0009]

Claims

Dichtungsvorrichtung (54) zur Trennung zweier aneinandergrenzender Fluidsäulen in einem aus zwei Rohren gebildeten Ringraum (20), aufweisend einen Grundkörper (60), der ringförmig ausgebildet ist, wobei der Grundkörper (60) wenigstens einen ersten Dichtabschnitt (64), der dichtend an einem der Rohre anlegbar ist, und wenigstens einen zweiten Dichtabschnitt (66) aufweist, der dichtend an dem anderen Rohr anlegbar ist, und wobei die Dichtabschnitte (64, 66) ausgebildet sind, eine Änderung der Rohrdurchmesser auszugleichen und eine Anpresskraft auf die Rohre auszuüben, die eine Bewegung der Dichtungsvorrichtung (54) innerhalb des Ringraumes (20) bei einer Änderung der Höhen der Fluidsäulen ermöglicht.
Dichtungsvorrichtung (54) nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch wenigstens zwei in Richtung der Längsachse (L) der Dichtungsvorrichtung (54) zueinander beanstande Führungseinrichtungen (63), die die Bewegung der Dichtungsvorrichtung (54) innerhalb des Ringraumes (20) führen.
Dichtungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtabschnitte (64, 66) und/oder der Grundkörper (60) die Führungseinrichtungen (63) bilden.
Dichtungsvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungseinrichtungen (63) mindestens 2 mm vorzugsweise mindestens 3,5 mm zueinander beabstandet sind.
Dichtungsvorrichtung (54) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (60) in Richtung der Längsachse (L) der Dichtungsvorrichtung (54) eine Höhe und quer zur Längsachse (L) eine Dicke aufweist, wobei die Höhe der Dicke entspricht oder größer ist.
Dichtungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtabschnitte (64, 66) in Richtung der Längsachse (L) der Dichtungsvorrichtung (54) übereinander angeordnet sind, oder dass ein erster Dichtabschnitt (64) und ein zweiter Dichtabschnitt (66) ein Dichtpaar bilden, die in einer senkrecht zur Längsrichtung (L) stehenden Dichtebene liegen, wobei wenigstens zwei Dichtpaare in Richtung der Längsachse (L) übereinander angeordnet sind.
Dichtungsvorrichtung (54) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Dichtabschnitt (64) an einem ersten Ende (72) des Grundkörpers (60) angeordnet ist und dass der zweite Dichtabschnitt (66) an einem zweiten Ende (74) des Grundkörpers (60) angeordnet ist, oder dass die beiden Dichtabschnitte (64, 66) unmittelbar benachbart an einem ersten Ende (72) des Grundkörpers (60), an einem zweiten Ende (74) des Grundkörpers (60) oder in der Mitte des Grundkörpers (60) angeordnet sind.
Dichtungsvorrichtung (54) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Dichtabschnitt (64) ein Dichtring (67) oder ein Wellendichtring (76) ist und dass der zweite Dichtabschnitt (66) ein Dichtring (67) oder ein Wellendichtring (76) ist.
Dichtungsvorrichtung (54) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (60) Vertiefungen (40) aufweist, in denen die Dichtringe und/oder Wellendichtringe (76) angeordnet sind.
Dichtungsvorrichtung (54) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (60) eine Hülse (62) ist.
Dichtungsvorrichtung (54) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (60) im Querschnitt X-förmig ausgebildet ist, wobei die dem einen Rohr zugewandten Schenkel (78) erste Dichtabschnitte (64) und die dem anderen Rohr zugewandten Schenkel (78) zweite Dichtabschnitte (66) bilden.
Dichtungsvorrichtung (54) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (60) im unbelasteten Zustand im Querschnitt katzenzungenförmig ausgebildet ist, wobei die dem einen Rohr zugewandten Wülste (83) erste Dichtabschnitte (64) und die dem anderen Rohr zugewandten Wülste (83) zweite Dichtabschnitte (66) bilden.
Dichtungsvorrichtung (54) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in den Grundkörper (60) wenigstens ein Verstärkungselement (80) eingebracht ist.
Dichtungsvorrichtung (54) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (60) aus Metall, Kunststoff, Elastomer oder elastischem Schaum ist.
Schwingungsdämpfer (10) für ein Fahrzeug, aufweisend einem Innenrohr (12), das einen mit einem ersten Fluid gefüllten Arbeitsraum (14) bildet, einen Kolben (16) mit einer Kolbenstange (18), der bewegbar innerhalb des Arbeitsraumes (14) angeordnet ist, einem das Innenrohr (12) umgebendes Außenrohr (22), das einen Ringraum (20) bildet, der mit dem Arbeitsraum (14) in Verbindung steht und der mit einem zweiten Fluid gefüllt ist, und wenigstens eine in dem Ringraum (20) angeordnete Dichtungsvorrichtung (54) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, das die beiden Fluide voneinander trennt.
Schwingungsdämpfer (10) nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der mit dem ersten Fluid gefüllte erste Arbeitsraum (14) mittels wenigstens einer Dichtung (26) gegen den Ringraum (20) abgedichtet ist, so dass kein erstes Fluid in den mit dem zweiten Fluid gefüllten Ringraum (20) gelangen kann.
Schwingungsdämpfer (10) nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass der mit dem zweiten Fluid gefüllte Ringraum (20) mittels eines Kanals (84) mit der Umgebung korrespondieren kann.
Schwingungsdämpfer (10) nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwingungsdämpfer (10) in einer druckbeaufschlagten Umgebung angeordnet ist.
Schwingungsdämpfer (10) nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die druckbeaufschlagte Umgebung eine Luftfeder eines Fahrzeugs ist.
Schwingungsdämpfer (10) nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftfeder eine Fahrerhauskabinenluftfeder ist.