DE10357561B3

DE10357561B3 - Kolbenring, insbesondere für einen Schwingungsdämpfer

Info

Publication number: DE10357561B3
Application number: DE10357561A
Authority: DE
Inventors: Peter Dipl.-Ing. Wirth (FH)
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2003-12-10
Filing date: 2003-12-10
Publication date: 2005-07-21
Anticipated expiration: 2023-12-11
Also published as: US20050127611A1; FR2863676A1; FR2863676B1

Abstract

Kolbenring, insbesondere für einen Schwingungsdämpfer, umfassend eine Mantelfläche, an der Stützsegmente mit Halteflächen angebunden sind, die sich auf einer Ober- und Unterseite eines Kolbens abstützen, wobei sich axial oberhalb und unterhalb der Stützsegmente nach radial außen eine Dichtlippe in Richtung einer abzudichtenden Wandung erstreckt und die Dichtlippe nach radial innen mit einem Verstärkungsprofil ausgeführt ist, dessen Steg, bezogen auf die Stützsegmente, vertikal verläuft.

Description

Die Erfindung betrifft einen Kolbenring insbesondere für einen Schwingungsdämpfer entsprechend dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.

Aus der DE 102 17 650 A1 ist ein Kolbenring bekannt, der eine Mantelfläche eines Flachkolbens abdeckt. Axial wird der Kolbenring von Stützelementen mit Halteflächen gesichert, die an der Ober- und Unterseite des Kolbens aufliegen. Innerhalb einer Nut des Kolbenrings ist ein Spannring angeordnet, der den Kolbenring nach radial außen gegen eine Wandung des Zylinders des Schwingungsdämpfers vorspannen soll. Die Nut wird von Nutseitenwänden an nach radial innen verlaufenden Nutstegen gebildet. Bei dieser Konstruktion besteht das Problem, dass der Sicherungsring während der teilweise sehr schnellen Axialbewegungen des Kolbens aus der Nut rutschen könnte. Dazu ist eine möglichst tiefe Nut besonders gut geeignet, die sich jedoch in einem Spritzverfahren nur schwer entformen lässt.

Die 3 der DE 44 10 996 C1 zeigt ebenfalls einen Kolbenring für einen Flachkolben, wobei sich ausgehend von den Stützsegmenten eine vergleichsweise massive Dichtlippe in Richtung der Innenwandung erstreckt. Mit einer massiven Dichtlippe lassen sich relativ hohe Vorspannungen auf die Zylinderwandung erzielen, ohne dass ein zusätzlicher Spannring notwendig ist. Eine derartige Materialanhäufung führt aber bei der Abkühlung des Kolbenrings zu einer Verwerfung, so dass die vorgesehene Form der Dichtlippe vielfach nicht mit der gewünschten Präzision eingehalten werden kann.

Die gattungsbildende GB 853 996 offenbart einen Kolbenring, umfassend eine Mantelfläche, an der Stützsegmente mit Halteflächen angebunden sind, die sich auf einer Ober- und Unterseite eines Kolbens abstützen, wobei sich axial oberhalb und unterhalb der Stützsegmente nach radial außen eine Dichtlippe in Richtung einer abzudichtenden Wandung erstreckt und die Dichtlippe nach radial innen mit einem Verstärkungsprofil ausgeführt ist, dessen ringförmiger Steg bezogen auf die Stützsegmente vertikal verläuft. In diesem Zusammenhang ist auch die DE 1 873 849 U zu nennen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Kolbendichtung mit einer großen Vorspannung auf eine Zylinderwandung zu erreichen.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei einer ersten Lösung durch die Merkmale des Hauptanspruchs gelöst.

Der Vorteil des Verstärkungsprofils besteht darin, dass die Wandstärke des Steges keine Materialanhäufung darstellt. Des weiteren lassen sich vertikal verlaufende Stege sehr leicht entformen. Trotzdem wird eine besonders große Formsteifigkeit erreicht. Die Dichtlippe und das ringförmige Verstärkungsprofil sind konzentrisch angeordnet und sorgen für eine ausreichend hohe Vorspannung auf die Dichtlippe.

So bilden beispielsweise die Dichtlippe und das Verstärkungsprofil einen u-förmigen Querschnitt.

Im Hinblick auf eine einfache Werkzeugform setzt der ringförmige Steg unmittelbar oberhalb des Stützsegmentes an.

Bei einer erfindungsgemäßen Variante ist das Verstärkungsprofil in Richtung der abzudichtenden Fläche axial zwischen dem Stützsegment und der Dichtlippe angeordnet. Dieses Konstruktionsprinzip ermöglicht eine besonders große Steifigkeit der Dichtlippe in Verbindung mit einer einfachen Entformbarkeit des Kolbenrings.

Dabei ist vorgesehen, dass das Verstärkungsprofil von einem nach radial außen offenen Kastenprofil gebildet wird.

Anhand der folgenden Figurenbeschreibung soll die Erfindung näher beschrieben werden.
Es zeigt:
1 Einbausituation des Kolbenrings in einem Schwingungsdämpfer
2 Kolbenring auf einem Kolben
3–7 Detaildarstellungen des erfindungsgemäßen Kolbenrings.
Die 1 zeigt beispielhaft ein Kolbenzylinder-Aggregat 1 in der Ausführung eines Einrohrschwingungsdämpfers. Grundsätzlich lässt sich die Erfindung auch bei anderen Kolbenzylinder-Aggregaten anwenden.
Der Einrohrschwingungsdämpfer 1 besteht im wesentlichen aus einem Druckrohr 3, in dem ein Kolben 5 an einer Kolbenstange 7 axial beweglich angeordnet ist. An der Austrittsseite der Kolbenstange 7 verschließt eine Kolbenstangenführung 9 einen mit Dämpfmittel gefüllten Arbeitsraum 11, der durch einen Trennkolben 13 von einem Gasraum 15 getrennt ist, der endseitig einen Boden 17 mit einem Auge 19 aufweist.
Bei einer Kolbenstangenbewegung wird Dämpfmedium durch Dämpfventile 21 im Kolben 5, die von Ventilscheiben 23 gebildet werden, verdrängt. Ein Kolbenring 25, der eine Umfangsfläche des Kolbens 5 abdeckt, verhindert ein seitliches Umströmen des Kolbens.
Die 2 zeigt den Kolben 5 auf der Kolbenstange. Der Kolbenring 25 verfügt über einen u-förmigen Querschnitt, so dass ausgehend von der Mantelfläche 27 des Kolbenringes Stützsegmente 29; 31 mit ihren Halteflächen 33; 35 jeweils an der Ober- und Unterseite des Kolbens angreifen und den Kolbenring 25 axial zum Kolben 5 fixieren.
Die 3 zeigt einen Ausschnitt aus einem erfindungsgemäßen Kolbenring mit einem Teil der Mantelfläche 27 und dem Stützsegment 29. Axial oberhalb der Mantelfläche liegt eine Dichtlippe 37 oder im vereinfachten Fall eine Dichtkante an der Innenwandung des Zylinders 3 an. Radial nach innen ist die Dichtlippe mit einem Verstärkungsprofil 39 ausgeführt, das in diesem Ausführungsbeispiel u. a. einen nach radial innen verlaufenden scheibenförmigen Steg 41 aufweist. Dieser scheibenförmige Steg 41 trägt wiederum einen ringförmigen Steg 43, der bezogen auf das Stützsegment 29 axial verläuft, so dass die Dichtlippe 37, der scheibenförmige Steg 41 und der axial verlaufende kreisringförmige Steg 43 einen u-förmigen Querschnitt beschreiben. Dadurch ergibt sich eine vergleichsweise große Federsteifigkeit der Dichtlippe 37 unter Vermeidung von Materialanhäufungen. Der kreisringförmige Steg 43 und der axial verlaufende Steg 41 können auch segmentartig unterteilt sein.
Die 4 zeigt eine Variante, bei der der ringförmige Steg 43 direkt auf einem Stützsegment ansetzt und damit die Dichtlippe 37, ein Stützsegment 29 und der ringförmige Steg 43 ein U-Profil bilden. Die Dichtlippe und der ringförmige Steg können noch durch Querstege 45 miteinander verbunden sein, wodurch eine wesentliche Steigerung der Federrate der Dichtlippe erreicht wird. In der 5 ist zu erkennen, dass die Dichtlippe 37, die Querstege 45 und der ringförmige Steg 43 Taschen 47 bilden, die in der Anwendung im Schwingungsdämpfer mit Dämpfmedium gefüllt sind.
Die 6 und 7 zeigen wiederum einen Ausschnitt aus einem erfindungsgemäßen Kolbenring, 25 bei dem das Verstärkungsprofil 39 in Richtung der abzudichtenden Fläche axial zwischen einem Stützsegment und der Dichtlippe angeordnet ist. Die Dichtlippe erstreckt sich schräg von dem Stützsegment 29 in Richtung des Zylinders 3. In diesem Raum ist das Verstärkungsprofil 39 angeordnet, das als ein nach radial außen offenes Kastenprofil ausgeführt ist.
Allen Varianten nach den 3 bis 7 ist gemeinsam, dass der Kolbenring 25 mit einem gewissen Übermaß in den Zylinder eingeschoben wird und damit mit seiner Dichtlippe 37 unter Vorspannung am Zylinder 3 anliegt. Diese Vorspannung wird von dem Verstärkungsprofil 39 aufgenommen, wobei in den Ausführungen nach den 3 bis 5 im wesentlichen Druckspannungen und in den 6 und 7 Zugspannungen. auftreten. Das offene Kastenprofil erfüllt trotz der in dem Profil vorliegenden Taschen seine Funktion, da die Dichtlippe bei der Abkühlung des Kolbenrings nach dem Spritzvorgang verzugfrei bleibt.

Claims

Kolbenring, insbesondere für einen Schwingungsdämpfer, umfassend eine Mantelfläche, an der Stützsegmente mit Halteflächen angebunden sind, die sich auf einer Ober- und Unterseite eines Kolbens abstützen, wobei sich axial oberhalb und unterhalb der Stützsegmente nach radial außen eine Dichtlippe in Richtung einer abzudichtenden Wandung erstreckt und die Dichtlippe nach radial innen mit einem Verstärkungsprofil ausgeführt ist, dessen ringförmiger Steg bezogen auf die Stützsegmente vertikal verläuft; dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem ringförmigen Steg (43) und der Dichtlippe (37) Querstege (45) angeordnet sind.
Kolbenring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtlippe (37) und das Verstärkungsprofil (39) einen u-förmigen Querschnitt bilden.
Kolbenring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der ringförmige Steg (43) unmittelbar oberhalb des Stützsegmentes (29) ansetzt.
Kolbenring, insbesondere für einen Schwingungsdämpfer, umfassend eine Mantelfläche, an der Stützsegmente mit Halteflächen angebunden sind, die sich auf einer Ober- und Unterseite eines Kolbens abstützen, wobei sich axial oberhalb und unterhalb der Stützsegmente nach radial außen eine Dichtlippe in Richtung einer abzudichtenden Wandung erstreckt und die Dichtlippe nach radial innen mit einem Verstärkungsprofil ausgeführt ist, dessen Steg bezogen auf die Stützsegmente vertikal verläuft, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstärkungsprofil (39) in Richtung der abzudichtenden Fläche axial zwischen den Stützsegmenten (29) und der Dichtlippe (37) angeordnet ist.
Kolbenring nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstärkungsprofil (39) von einem nach radial außen offenen Kastenprofil gebildet wird.