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Technisches Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine ringförmige Dichteinheit für einen Einrohr-Stoßdämpfer.
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Stand der Technik
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Hydraulische Stoßdämpfer der Einrohr-Art, welche ausschließlich in der Fahrzeugindustrie und anderen Industrien verwendet werden, sind dazu vorgesehen, unter relativ hohen hydraulischen Drücken, durchschnittlich in dem Bereich von 20 bar, mit Spitzen bis 100 bar oder mehr, zu arbeiten. Der Einrohr-Stoßdämpfer hat den Vorteil, dass er nicht nur in einer vertikalen oder fast-vertikalen Position (wie in dem Fall von Zweirohr-Stoßdämpfern) montiert werden kann, sondern auch in fast-horizontalen oder sogar horizontalen Positionen. Aus diesem Grund wird der Einrohr-Stoßdämpfer weithin in der Motorradindustrie eingesetzt. Ferner wird er auch weithin in der Fahrzeugindustrie eingesetzt, da er, bei der gleichen Leistungsfähigkeit, eine geringere Größe und ein geringeres Gewicht hat als Zweirohr-Stoßdämpfer.
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Bekanntermaßen hat der Einrohr-Stoßdämpfer eine Kammer, in der Gas unter Druck eingeblasen wird, und das Gas wiederum das hydraulische Arbeitsfluid, normalerweise Öl, das innerhalb einer zweiten Kammer enthalten ist, mit Druck beaufschlagt. Wie bereits erwähnt, erreicht das Öl Druckspitzen im Bereich von 100 bar.
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In Anbetracht dieser hohen Arbeitsdrücke wird die Dichtwirkung bezüglich des druckbeaufschlagten Öls, das innerhalb des Stoßdämpferkörpers enthalten ist und das im Gebrauch der Hin- und Her-Bewegung des Kolbens innerhalb des Körpers entgegenwirkt, mittels einer Dichteinheit bereitgestellt, die auf einer Hülse, die in Eingriff mit einem Schaft des Stoßdämpfers ist und durch die der Schaft des Stoßdämpfers hindurch geht, montiert ist, wobei die Dichteinheit von der Art ist, die in dem deutschen Gebrauchsmuster, das unter der Nummer
DE 8201327U veröffentlicht ist, beschrieben ist.
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Die Dichteinheit gemäß dem Stand der Technik hat verschiedene Teile, die separat zusammengebaut werden müssen, und ist daher relativ sperrig und schwierig zusammenzubauen, und hat eine Leistungsfähigkeit, die dazu neigt, sich mit einem Absinken der Temperatur zu verschlechtern. Insbesondere hat die Dichteinheit, wenn der in der
DE 8201327U beschriebene Gummiring, der das Hauptdichtelement bildet, aus einem bestimmten fluorierten, synthetischen elastomerischen Material hergestellt ist, eine minimale Arbeitstemperatur, die nicht unter -15 °C geht, auch wenn, statt dessen, die gegenwärtigen Anwendungen eine minimale Arbeitstemperatur von -40 °C benötigen würde.
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Das europäische Patent
EP1074760B1 und die europäische Patentanmeldung
EP-A-06425875 offenbaren Dichteinheiten für Stoßdämpferschäfte und zugehörige Einheiten, um Ermüdungsbeanspruchungen zu widerstehen, und in jedem Fall für eine relativ lange Zeitspanne leistungsfähig zu bleiben. Die in dem europäischen Patent
EP1074760B1 beschriebene Dichteinheit ist dennoch nicht für die Verwendung in Einrohr-Stoßdämpfern geeignet und hat, genau wie die Dichteinheit gemäß der europäischen Patentanmeldung
EP-A-06425875 , axiale Abmessungen, die kleiner sind als jene der
DE 8201327U , aber immer noch relativ groß sind, falls Gesamtgröße und -gewicht des Stoßdämpfers reduziert werden sollen, während der gleiche Arbeitshub aufrechterhalten wird. Darüber hinaus haben die Gleit-Kontaktlippen des elastomerischen Teils der Dichteinheit eine Leistungsfähigkeit über die Zeit, die verbessert werden kann.
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Eine Dichteinheit, die eine geeignetere Lösung für Einrohr-Stoßdämpfer bereitstellt, ist in dem europäischen Patent
EP 1729045 beschrieben. Diese Dichteinheit ist geeignet, sowohl eine statische und dynamische Dichtfunktion bezüglich des druckbeaufschlagten Öls innerhalb des Stoßdämpfers als auch eine dynamische Dichtfunktion bezüglich der Außenumgebung („Staubabdeckungs“-Dichtung) durchzuführen, so dass Staub und andere Verunreinigungen nicht in den Stoßdämpfer eindringen können.
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Diese Lösung, bei der die Öldichtung und die Staubabdeckungsdichtung zusammen vormontiert werden, ist nicht vielseitig. Beispielsweise ist es nicht möglich, eine Druckbeaufschlagung durch Einblasen von Gas während einer Zwischenstufe des Dichtungszusammenbaus durchzuführen, wie es oft von Endkunden für spezifische Produktionsbedürfnisse benötigt wird. Es gibt daher einen Bedarf, eine ringförmige Dichteinheit für einen Einrohr-Stoßdämpfer zu definieren, die nicht die zuvor genannten Nachteile hat.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Dichteinheit für Einrohr-Stoßdämpfer zu definieren, die nicht die Nachteile des Stands der Technik hat, und, insbesondere, zum Montieren von Stoßdämpfern des Einrohr-Typs geeignet ist, die leicht Betriebstemperaturen widerstehen, welche sehr niedrig sind und welche, im Allgemeinen, innerhalb eines breiten Temperaturbereichs, beispielsweise zwischen -40 °C und +200 °C, liegen, die Druckspitzen von bis zu 100 bar widerstehen, die kleine Abmessungen, insbesondere in der axialen Richtung, nämlich in der Richtung der Hin- und Her-Bewegung des Stoßdämpferschafts, haben, die einfach und günstig herzustellen und zusammenzubauen sind, und die verschiedene Funktionen, wie beispielsweise eine Dichtfunktion für druckbeaufschlagtes Öl und eine Dichtfunktion für die Außenumgebung, umfassen. Schließlich soll die Dichteinheit gemäß der vorliegenden Erfindung eine einfachere und vielseitigere Druckbeaufschlagung des Einrohr-Stoßdämpfers erlauben.
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Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist daher eine Dichteinheit für einen Einrohr-Stoßdämpfer gemäß den charakteristischen Merkmalen definiert, die in dem Produktanspruch 1 angegeben sind.
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Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine signifikante Vereinfachung sowohl in Konstruktions- als auch Zusammenbausicht erreicht, was auch in signifikanten Kosteneinsparungen resultiert, aber insbesondere wird ein Zusammenbauverfahren, das die Druckbeaufschlagung des Arbeitsfluids (nämlich Öl) des Einrohr-Stoßdämpfers erleichtert, erreicht. Das verbesserte Zusammenbauverfahren der Dichteinheit gemäß der vorliegenden Erfindung hat die charakteristischen Merkmale, die in dem Verfahrensanspruch 10 angegeben sind.
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Weitere bevorzugte und/oder besonders vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung werden in Übereinstimmung mit den charakteristischen Merkmalen beschrieben, die in den angehängten abhängigen Ansprüchen angegeben sind.
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Figurenliste
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Die Erfindung wird nun mit Bezug auf die angefügten Zeichnungen beschrieben, welche ein nicht einschränkendes Beispiel einer Ausführungsform davon zeigt, wobei:
- 1 eine diametral geschnittene Ansicht ist und schematisch eine Dichteinheit zeigt, die auf einem Einrohr-Stoßdämpfer gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung montiert ist;
- 2 eine diametral geschnittene Ansicht ist und schematisch einen ersten Schritt während des Zusammenbaus der Dichteinheit gemäß der 1 zeigt;
- 3 eine diametral geschnittene Ansicht ist und schematisch einen zweiten Schritt während des Zusammenbaus der Dichteinheit gemäß der 1 zeigt; und
- 4 eine diametral geschnittene Ansicht ist und schematisch einen dritten Schritt während des Zusammenbaus der Dichteinheit gemäß der 1 zeigt.
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Ausführliche Beschreibung
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Mit Bezug auf die 1 bezeichnet 1 in seiner Gesamtheit eine Führungs- und Dichteinheit für einen Schaft 2 eines Einrohr-Stoßdämpfers 3 - der für die einfachere Darstellung nur teilweise gezeigt und dessen Rest bekannt ist - mit einem Stoßdämpferkörper 4, der im Gebrauch voll Öl ist, einen sich bewegenden Kolben (nicht gezeigt) aufnimmt und durch eine innere Seitenwand 5 begrenzt ist. Die Einheit 1 ist in einer fluiddichten Art gegen die Wand 5 eingesetzt montiert, die ein Ende des Körpers 4 abschließt, und hat einer Symmetrieachse A, die mit der Symmetrie- und axialen Gleitachse des Schafts 2 zusammenfällt.
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In der gesamten vorliegenden Beschreibung und den Ansprüchen werden die Begriffe und Ausdrücke, die Positionen und Orientierungen angeben, wie beispielsweise „radial“ und „axial“ derart verstanden, dass sie sich auf die Hauptachse der Rotation A der Einheit 1 beziehen. Ausdrücke wie beispielsweise „axial außen“ und „axial innen“ beziehen sich stattdessen auf den zusammengebauten Zustand und beziehen sich, in dem speziellen Fall, bevorzugt auf eine Außenseite des Stoßdämpfers, d. h. eine Seite in Kontakt mit der Außenumgebung, und entsprechend auf die gegenüberliegende Seite, d. h. eine Seite in Richtung der Innenseite des Stoßdämpfers.
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Die Einheit 1 gemäß einer bekannten Konstruktionsanordnung umfasst:
- - eine ringförmige Schaftführungshülse 6, die im Gebrauch in einer fluiddichten Weise an der inneren Seitenwand 5 des Körpers 4 des Stoßdämpfers 3 befestigt ist, und die im Gebrauch bezüglich der Achse A symmetrisch ist und mit dem Schaft 2 in Eingriff steht, der durch sie hindurchgeht; und
- - eine Dichteinheit 8, die ebenfalls symmetrisch bezüglich der Achse A ist, und in einen Tassen-förmigen Sitz 9 eingesetzt ist, der an einem axial äußeren Ende der Hülse 6 ausgebildet ist, das im Gebrauch der Innenseite des Körpers 4 des Stoßdämpfers 3 gegenüberliegt.
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Die Dichteinheit 8 umfasst gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung eine erste Dichtung 10, die dazu ausgelegt ist, eine Dichtwirkung bezüglich dem druckbeaufschlagten Öl sicherzustellen, das innerhalb des Stoßdämpfers enthalten ist. Die erste Dichtung 10 umfasst einen Dichtring 12, der aus einem elastomerischen Material hergestellt ist, und eine ringförmige Dichtlippe 13 hat, die radial und axial innerhalb des Tassen-förmigen Sitzes 9 auskragend vorsteht, um im Gebrauch in einer gleitenden Weise mit dem Schaft 2 zusammenzuwirken. Die Lippe 13 stellt daher eine dynamische Dichtwirkung zwischen der Hülse 6 und dem Schaft 2 sicher.
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Die erste Dichtung 10 umfasst ferner eine verstärkte Zone 14, die beispielsweise aus Metall hergestellt ist, die aber in jedem Fall dazu hergestellt ist, ein elastisch verformbares Material zu verwenden, das steifer ist als das elastomerische Material des Dichtrings 12. Die verstärkte Zone 14 hat im radialen Querschnitt betrachtet einen Flanschabschnitt 15, der gegen ein axial äußeres Ende 11 der Hülse 6 arbeitet. Der Flanschabschnitt 15 hat ein S-förmiges Profil, so dass sein radial äußeres Ende 16 in die axial innere Richtung vorsteht. Auf diese Weise lässt der Flanschabschnitt 15 einen Sitz 31, der in dem Körper 4 des Stoßdämpfers 3 vorhanden ist, zugängig, dessen Funktion nachstehend beschrieben wird.
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Der Dichtring 12 hat einen Flanschabschnitt 33, der sich in der radialen Richtung erstreckt, um fast das gesamte Ende 11 der Hülse 6 zu bedecken, und der zumindest teilweise durch den Flanschabschnitt 15 der verstärkten Zone 14 getragen ist, die zwischen dem Flanschabschnitt 33 und dem Ende 11 angeordnet ist. Des Weiteren hat der Flanschabschnitt 33 einer vergrößerte radial äußere Umfangskante 34, die im Wesentlichen eine Torus-förmige Form in einem nicht verformten Zustand hat, und die in eine ringförmige Nut 35 eingreift, die an einer radial äußeren Kante des Endes 10 gebildet ist, und die im Gebrauch mittels Eingriff mit der Seitenwand 5 des Stoßdämpferkörpers 4 arbeitet, um darauf eine statische hydraulische Dichtwirkung bezüglich des Öls auszuüben, das innerhalb des Körpers 4 enthalten ist. Insbesondere wird die statische Dichtung zwischen der Hülse 6 und dem Körper 4 des Stoßdämpfers gebildet.
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Gemäß einem Aspekt der Erfindung umfasst die Dichteinheit 8 ferner einen Verstärkungsring 18, der mittels eines Einschnapp-Eingriffs in den ringförmigen Sitz 19 des Dichtrings 12 befestigt wird, der auf der der Auskragrichtung gegenüberliegenden Seite in Richtung der Achse A der Lippe 13 und derart gebildet ist, dass der Verstärkungsring 18 axial zwischen der Lippe 13 und einer unteren Wand einer zweiten Dichtung 20 gesichert angeordnet ist, wie nachstehend genauer beschrieben wird. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der Verstärkungsring 18 auf der ersten Dichtung 10 vormontiert. Der Verstärkungsring 18 hat im radialen Querschnitt betrachtet eine im Wesentlichen L-förmige Form.
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Der Verstärkungsring 18 ist im Gebrauch in Eingriff mit dem Schaft 2, der durch ihn hindurch geht, und gemäß einem Aspekt der Erfindung aus einem Material hergestellt, das einen geringen Reibungskoeffizienten hat, aber steifer als das elastomerische Material des Dichtrings 12 ist. Auf diese Weise ist der Verstärkungsring 18 geeignet, den Hub, der durch das druckbeaufschlagte Öl auf die Lippe 13 ausgeübt wird, zu absorbieren, was Letztere daran hindert, übermäßig verformt zu werden, was in einer beeinträchtigten Funktionalität oder zumindest einer Funktionalität mit reduzierter Leistungsfähigkeit resultiert, wobei klar ist, dass eine größere Verformung der Lippe 13 in einem größeren Reibungswiderstand für die Bewegung des Schafts 2 resultiert.
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Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung, welcher unzweifelhaft wichtig ist, umfasst die Dichteinheit 8 ferner einen Haltering 30, welcher einen mehr oder weniger kreisförmigen radialen Querschnitt hat und in einen geeigneten Sitz 31, der in der Seitenwand 5 des Körpers 4 des Stoßdämpfers 3 ausgebildet ist, in einer axial äußeren Position bezüglich der ersten Dichtung 10 untergebracht ist. Wie erwähnt, ist dieser Sitz 31 durch die besondere Form der verstärkten Zone 14 der ersten Dichtung 10 zugänglich gelassen.
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Der Haltering 30 kann ein Seegertyp Ring sein. Seine Funktion ist, die erste Dichtung, insbesondere während des Zusammenbauvorgangs der Dichteinheit 8, der nachstehend beschrieben wird, in Position zu halten.
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Schließlich umfasst gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung die Dichteinheit 8 eine zweite Dichtung 20, die dazu ausgebildet ist, eine Dichtwirkung bezüglich einer Umgebungsaußenseite des Einrohr-Stoßdämpfers sicherzustellen und daher geeignet ist, den Eintritt von Staub in den Körper 4 des Stoßdämpfers 3 zu verhindern. Die zweite Dichtung 20 nimmt eine Position ein, die axial auf der Außenseite des Halterings 30 ist.
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Um besser die Vorteile der vorliegenden Erfindung zu verstehen, sollte betont werden, dass insbesondere die erste und zweite Dichtung 10, 20 zwei Teile sind, die physikalisch verschieden und getrennt voneinander sind, so dass sie getrennt und zu unterschiedlichen Zeiten innerhalb des Körpers 4 montiert werden können.
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Die zweite Dichtung 20 umfasst einen Dichtring 22, der aus einem elastomerischen Material hergestellt ist und eine ringförmige Dichtlippe 13 hat, welche auskragend in einer radial und axial äußeren Richtung vorsteht, um im Gebrauch in einer gleitenden Art mit dem Schaft 2 zusammenzuwirken und seine „Staubabdeckungs“-Funktion durchzuführen.
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Die zweite Dichtung 20 umfasst ferner eine verstärkte Zone 24, die beispielsweise aus einem Metall hergestellt, aber in jedem Fall unter Verwendung eines elastisch verformbaren Materials hergestellt ist, das steifer ist als das elastomerische Material des Dichtrings 22. Die verstärkte Zone 24 hat im radialen Querschnitt betrachtet eine flanschartige Form 25, die gegen ein axial äußeres Ende 26 des Verstärkungsrings 18 arbeitet.
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Der Körper 4 des Stoßdämpfers 3 definiert an seinem axial äußeren Ende eine gerollte Kante 40, die dazu ausgelegt ist, axial die gesamte Dichteinheit 8 vorzuspannen.
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Auf diese Weise kann die Übertragung des Hubs, der durch das druckbeaufschlagte Öl innerhalb des Stoßdämpfers verliehen wird, leicht verstanden werden. Das druckbeaufschlagte Öl übt im Wesentlichen seinen Hub auf die Lippe 13 der ersten Dichtung 10 aus. Die Lippe 13 ist, wie gezeigt, axial durch den Verstärkungsring 18 gesichert, der, da er steifer ist als die Lippe 13, dazu geeignet ist, das meiste dieses Hubs zu absorbieren. Auf diese Weise wird, wie bereits erwähnt, der Verformungsgrad der Lippe 13 reduziert.
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Der Verstärkungsring 18, der axial durch den Flanschabschnitt 25 der verstärkten Zone 24 der zweiten Dichtung 20 gesichert ist, überträgt wiederum den Hub des Öls auf die zweite Dichtung 20 (insbesondere auf ihre metallische verstärkte Zone 24), die wiederrum den Hub auf die gerollte Kante 40 des Körpers 4 des Einrohr-Stoßdämpfers 3 überträgt.
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Gemäß einem wesentlichen Aspekt der vorliegenden Erfindung reduziert ihre Ausgestaltung, wie bislang beschrieben, signifikant die Komplexität des Einbauvorgangs der Dichteinheit innerhalb des Stoßdämpfers, wobei der Einbau äußerst einfach ist. Des Weiteren und insbesondere ist bei der Dichteinheit gemäß der vorliegenden Erfindung es möglich, in einer äußerst einfachen und wirksamen Art und ohne Probleme für die Dichteinheit den Vorgang des Einblasens von Gas zur Druckbeaufschlagung des Stoßdämpfers 3 auszuführen.
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Tatsächlich und mit Bezug auf die 2 bis 4, die die Zwischenschritte während des Zusammenbaus der Dichteinheit 8 zeigen, können die Schritte des Verfahrens zum Zusammenbau der Dichteinheit nacheinander durchgeführt werden.
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2 zeigt schematisch einen ersten Schritt während des Zusammenbaus der Dichteinheit 8 für den Schaft 2 des Einrohr-Stoßdämpfers 3, die in diesem Fall nur teilweise für die einfache Darstellung gezeigt ist. Wie aus der voranstehend genannten Figur gesehen werden kann, besteht bei dem Stoßdämpfer 3, der bereits mit der Hülse 6 versehen ist, der erste Zusammenbauschritt in der Einpressung der ersten Dichtung 10 in dem Tassen-förmigen Sitz 9 der Hülse 6. Wie bereits erwähnt, lagert die erste Dichtung 10 bevorzugt den Verstärkungsring 18, der mittels eines Einschnapp-Eingriffs in der ersten Dichtung 10 vormontiert ist.
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3 zeigt schematisch einen zweiten Schritt während des Zusammenbaus der Dichteinheit 8 für den Schaft 2 des Einrohr-Stoßdämpfers 3. Wie in der zuvor genannten Figur gesehen werden kann, besteht der zweite Zusammenbauschritt in einem Einpassen des Halterings 30 in den speziellen Sitz 31, der in der Seitenwand 5 des Körpers 4 des Stoßdämpfers 3 ausgebildet ist und durch die besondere Form der verstärkten Zone 14 der ersten Dichtung 10 zugänglich gelassen ist.
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Da es die Funktion des Halterings 30 ist, die Dichtung 10, insbesondere während des Zusammenbauvorgangs der Dichteinheit 8 in Position zu halten, kann die Druckbeaufschlagung des Stoßdämpfers in einem dritten Zusammenbauschritt unmittelbar danach durchgeführt werden. Daher ist es möglich, das Einblasen von Gas innerhalb des Stoßdämpfers durchzuführen.
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Danach wird, wie in der 4 gezeigt ist, die Einpassung der zweiten Dichtung 20 durchgeführt, wobei die verstärkte Zone 24 davon gegen das axial äußere Ende 26 des Verstärkungsrings 18 arbeitet.
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Schließlich umfasst der fünfte und letzte Zusammenbauschritt (wieder mit Bezug auf 1) das Rollen der axial äußeren Kante 40 des Körpers 40, so dass diese gerollte Kante 40 axial die gesamte Dichteinheit 8 vorspannt und den Hub, der durch das druckbeaufschlagte Öl ausgeübt wird, absorbiert.
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Die vorliegende Erfindung, die daher auf der Definition der Dichteinheit für Einrohr-Stoßdämpfer basiert, bei dem:
- - die Dichtungen für druckbeaufschlagtes Öl und die Außenumgebung jeweils getrennt voneinander gebildet sind; und
- - ein Haltering zwischen ihnen angeordnet ist,
ist geeignet, ein Produkt bereitzustellen, welches qualitativ effizient ist, kleine axiale Abmessungen hat, einfach zusammenzubauen ist und insbesondere das Problem der Druckbeaufschlagung des Stoßdämpfers löst, wobei der Vorgang nicht am Ende des Zusammenbaus der Dichteinheit, sondern während eines Zwischenschritt des Zusammenbauvorgangs der Dichteinheit, durchgeführt werden kann.
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Zusätzlich zu den voranstehend beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung ist zu verstehen, dass zahlreiche weitere Varianten möglich sind. Es ist auch zu verstehen, dass diese Ausführungsformen nur Beispiele sind und weder den Gegenstand der Erfindung, seine Anwendung noch seine möglichen Ausgestaltungen beschränken. Im Gegensatz sollte verstanden werden, dass, obwohl die voranstehend bereitgestellte Beschreibung dem Fachmann ermöglicht, die vorliegende Erfindung zumindest als eines ihrer Ausgestaltungsbeispiele zu implementieren, verschiedene Variationen der beschriebenen Komponenten möglich sind, ohne von dem Umfang der Erfindung, wie sie in den angefügten Ansprüchen definiert sind, wörtlich und/oder in Übereinstimmung mit ihren rechtlichen Äquivalenten interpretiert sind, abzuweichen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 8201327 U [0004, 0005, 0006]
- EP 1074760 B1 [0006]
- EP 06425875 A [0006]
- EP 1729045 [0007]
