DE1227785B - Dichtungsanordnung in Arbeitskolben von niveauregulierenden, hydropneumatischen Federbeinen fuer Kraftfahrzeuge - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND DEUTSCHES WIW PATENTAMT Int. Cl.:

B62d

AUSLEGESCHRIFT

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

B 60 g
Deutsche Kl.: 63 c-40

1227 785
B 6883111/63 c
13. September 1962
27. Oktober 1966

Die Erfindung bezieht sich auf die Dichtungsanordnung in Arbeitskolben von niveauregulierenden, hydropneumatischen Federbeinen für Kraftfahrzeuge mit durch den Arbeitskolben voneinander getrennten Kammern verschiedenen Drucks und mit einer die Niveauhöhe bestimmenden Steuerbohrung in der Zylinderwand, die zusammen mit dem Arbeitskolben eine Verbindung zwischen Hqchdruckkammer und Niederdruckkammer steuert.

Bei derartigen Federbeinen ist der Dichtring des Ärbeitskolbens, welcher die Hochdruckkammer von der Niederdruckkammer trennt, starken Verschleißbeanspruchungen durch Reibung an der Zylinderwand unterworfen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Dichtungsanordnung zu schaffen, welche eine ausreichende Lebensdauer erreicht. Die Lösung der Aufgabe geht von der Erkenntnis aus, daß die Kolbendichtung bei Stillstand des Fahrzeugs voll wirksam sein muß, um ein Absinken des Aufbaus zu verhindern, während im Fahrbetrieb ein gewisser Durchtritt von Flüssigkeit von der Hochdruckkammer in die Niederdruckkammer zugelassen werden kann, wenn die der Hochdruckkammer z. B. durch eine Pumpe zugeführte Flüssigkeitsmenge ausreicht, um die durchgetretene Flüssigkeitsmenge auszugleichen und die vorgesehene Niyeauhöhe einzuhalten.

Die Erfindung besteht darin, daß der Mantel des Arbeitskolbens eine Nut aufweist, die zusammen mit einem Kolbenring einen durch beidseitige Flankenanlage des Kolbenrings aus elastischem Werkstoff abgedichteten Ringraum bildet, welcher durch Kanäle mit einer der Hochdruckkammer zugewandten, im Mantel des Ärbeitskolbens angeordneten Entlastungsnut verbunden ist, die im Betrieb des Fahrzeugs die Steuerbohrung in der Zylinderwand überstreicht, wobei der Kolbenmantelteil zwischen dem Kolbenring und der Entlastungsnut sowie der Teil zwischen der Entlastungsnut und dem der Hochdruckkammer zugewandten Kolbenmantelende mit stark drosselndem, engem' Spiel im Zylindermantel geführt sind und zwischen der Entlastungsnut und der Hochdruckkammer keine weitere Verbindung als durch dieses Spiel beisteht. Mit dieser Dichtungsanordnung ist in vorteilhafter Weise selbst bei abgenutzter Lauffläche des Kolbenringes eine vollkommen statische Abdichtung erreichbar.

Im dynamischen Betrieb wird durch die Bewegungen des Arbeitskolbens während der Fahrt jedesmal, wenn die Entlastungsnut die Steuerbohrung in der Zylinderwand überstreicht, diese Nut mit der Niederdruckkammer verbunden. In dem engen Spalt zwi-Dichtungsanordnung in Arbeitskolben von
niveauregulierenden, hydropneumatischen
Federbeinen für Kraftfahrzeuge

Anmelder:

Böge G. m. b. H., Eitorf/Sieg, Bogestr. 50

Als Erfinder benannt:

Dr.-Ing. Franz Tuczek, Eitprf/Sieg

sehen der Entlastungsnut und dem der Hochdruckkammer zugewandten Kolbenmantelende findet ein Druckabbau statt, so daß sich in der Umgebung des

*5 Kolbenringes, insbesondere in dem Ringraum hinter dem Kolbenring, der mit der Entlastungsnut verbunden ist, wesentlich geringere Drücke einstellen, als dem Druckunterschied zwischen der Hochdruckkammer und der Niederdruckkammer entspricht.

Vorteilhafterweise wird durch die herabgesetzte Druckbelastung der Verschleiß des Kolbenringes vermindert.

Die statische Funktion der Dichtungsanordnung , besteht darin, daß sich hinter dem Kolbenring, sobald die Steuerbohrung durch entsprechendes Absinken des Fahrzeugs von dem Kolbenring überdeckt ist, der volle Druck der Hochdruckkammer aufbaut, welcher eine dichtende Anlage des Kolbenringes an . der Innenwand des Zylinders bewirkt.

Bekannte Dichtungsanordnungen, bei denen der Raum hinter dem Kolbenring mit der Hochdruckkammer direkt verbunden ist, konnten nicht Lehre für die Erfindung sein. Mit diesen Anordnungen wird . eine verstärkte Belastung der Kolbenringe, aber keine Entlastung erzielt.

Auch eine andere bekannte Dichtungsanordnung mit mehreren Kolbenringen legt die Erfindung nicht nahe, bei der hinter dem ersten Kolbenring bzw. hinter den nächstfolgenden Kolbenringen kleine Bohrangen vorgesehen sind, die den Raum hinter den Kolbenringen mit dem Raum zwischen der Zylinderwandung und der Außenkolbeiiwandung verbinden, wobei die Bohrungen in besondere Zwischennuten der Kolbenwandung münden. Bei dieser Anordnung sind die Zwischennuten nicht dem Hochdruckraum zugewandt, sondern ihm abgewandt. Der Raum hinter dem letzten Kolbenring, der letzten Endes die statische Dichtung der Anordnung allein übernehmen muß, ist nicht mit einer Zwischennut verbunden.

Auch handelt es sich bei dieser Anordnung nicht um Kolbenringe mit beidseitiger, sondern solche mit einseitiger Flankenanlage.

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Eine bevorzugte Ausführung der Dichtungsanord- die Steuerbbhrung 30 freigibt, strömt Flüssigkeit von nung gemäß der Erfindung besteht darin, daß der der Hochdruckkammer 3 in die Niederdruck-Mantel des Arbeitskolbens aus einem Führungsteil kammer 4 zurück. Der Kolben 2 nimmt gegenüber mit großem Spiel im Zylinder und einem getrennten dem Zylinder 1 eine Mittellage ein, die die Niveau-Dichtungsteil mit geringem Spiel im Zylinder besteht, 5 höhe des Fahrzeugaufbaus bestimmt. Jeweils, wenn die nachgiebig miteinander verbunden sind, wobei die Entlastungsnut 43 die Steuerbohrung 30 iiberder Dichtungsteil die Nut zur Aufnahme des Kolben- streicht, wird der Ringraum 42 über den Kanal 44 rings und die Entlastungsnut enthält. Auf diese Weise ebenf alls mit der Niederdruckkammer 4 verbunden, wird ein einfacher und funktionssicherer Aufbau des so daß auf den Kolbenring 41 nur vorübergehend ein Kolbens und der Dichtungsanordnung erreicht. Der io höherer Druck wirkt als derjenige, welcher in der dichtende Teil läßt sich mit engem Spiel in den Zy- Niederdruckkammer herrscht.

linder einpassen, während der Führungsteil großes Bei abgestellter Pumpe fließt infolge der Undicht-

Spiel haben kann, so daß sich Fertigungstoleranzen heit des Kolbens 2 so lange Flüssigkeit von der Hoch-

und Fluchtfehler nicht auswirken können. Die Er- druckkammer 3 in die Niederdruckkammer 4 zurück,

findung wird an Hand von Ausführungsbeispielen in 15 bis der Kolbenring 41 die Steuerbohrung 30 ver-

der Beschreibung beschrieben. In der Zeichnung sind deckt. Daraufhin baut sich im Ringraum 42 über die

F i g. 1 eine sehematische Darstellung der Dich- Entlastungsnut 43 und über den Kanal 44 der im

tungsanordnung in <ier Gesamtanordnung eines Hochdruckraum 3 herrschende Druck auf. Der KoI-

Federbeins und benring 41, welcher an den Flanken der Nut 40 dich-

Fig. 2 ein Längsschnitt des Kolbenbereichs einer 20 tend anliegt, wird gegen die Wand des Zylinders 1

bevorzugten Ausführungsform mit der Dichtungs- gepreßt, so daß Ölübertritt unterbunden ist und die

anordnung gemäß der Erfindung. Niveauhöhe bei stehendem Fahrzeug erhalten bleibt.

Das Federbein gemäß Fig. 1 besitzt einen ZyHn- Der Kolben 102 gemäß Fig. 2 teilt den Zylinder der 1, dessen Kolben 2 eine Hochdruckkammer 3 von 101 in die Hochdruckkammer 103 und die Niederder Niederdruckkarnmer 4 trennt. Die Kolbenstange 5 25 druckkammer 104. Die Kolbenstange 105 besitzt des Kolbens 2 durchdringt den Zylinderdeckel 6, wel- eine Pumpenkammer 151, in die der in nicht gecher mit Hilfe einer Dichtung 7 gegenüber der KoI- zeichneter Weise am Zylinder 101 befestigte Pumpenbenstange 5 abgedichtet ist. Die Hochdruckkammer 3 kolben 135 eintaucht. Der Mantel des Kolbens 102 des Zylinders ist durch einen Boden 8 verschlossen: setzt sich in einen Dichtungsteil 152 fort, welcher mit Der Boden 8 weist ein Auge 9 auf, welches wie der 30 geringem Spiel in den Zylinder 101 eingepaßt ist und Gewindezapfen-10 der Kolbenstange 5 zur Befesti- sich über eine nachgiebige Dichtung 153 gegen den gung des Federbeins dient. Die Hochdruckkammer 3 Kolben 102 abstützt. Die Anstellung des Dichtungsist über eine Anschlußbohrung 11 und eine Leitung teils 152 an den Kolben erfolgt durch eine Feder 154, 12 mit einem Hochdruckspeicher 13 verbunden, die sich an der Hülse 157 über den Seegerring 156 dessen Flüssigkeitsraum 14 durch eine Membran 15 35 und die Platte 155 abstützt. Die Hülse 157 wird von vom Gasraum 16 getrennt ist. Zwischen der Leitung dem Pumpenkolben 135 durchdrungen und ist im 12 und dem Flüssigkeitsraum 14 ist eine Ventil- Kolben 102 verschraubt. Das Pumpensaugventil 158 kammer 17 angeordnet, die übliche Drosselventile 18 hat über Bohrungen 159 Verbindung mit der Niederzur Schwingungsdämpfung enthält. Der Gasraum 16 druckkammer 104. Das Pumpendruckventil 160 gibt des Federspeiehers ist durch ein Füllventil 19 ver- 40 beim Druckhub des Pumpenkolbens über Kanäle schlossen. Die Niederdruckkammer 4 des Federbeins 161 die Verbindung zwischen der Pumpenkammer ist über eine Anschlußbohrung 20 im Zylinderdeckel 6 151 und der Hochdruckkammer 103 frei. Die Dich- und eine Leitung 21 mit einem Niederdruckspeicher tung 162 dichtet die Pumpenkammer 151 gegen die 22 verbunden, der einen Flüssigkeitsraum 23 und Hochdruckkammer 103 ab.

einen Gasraum 24 aufweist, welche durch eine Mem- 45 Im Betrieb wird durch die Relativbewegung des bran 25 voneinander getrennt sind. Eine Ventil- Pumpenkolbens 135 gegenüber dem Kolben 102 kammer 26, die zwischen der Leitung 21 und dem Flüssigkeit von der Niederdruckkammer 104 in die Flüssigkeitsraum 23 des Niederdruckspeichers 22 an- Hochdruckkarnmer 103 gefördert, bis der Kolben geordnet ist, nimmt an sich bekannte Drosselventile 102 eine die Niveauhöhe des Fahrzeugs bestimmende 27 zur Schwingungsdämpfung auf. Ein Füllventil 28 50 Mittellage einnimmt Daraufhin bewegt sich der KoI-verschließt den Gasraum 24 des Niederdruckspeichers ben 102 um diese Mittellage, wobei die von der 22. Der Zylinder 1 weist eine Steuerbohrung 30 auf, Niederdruckkammer 104 in die Hochdruckkarnmer welche über eine Leitung 37 mit dem Flüssigkeits- 103 geförderte Flüssigkeitsmenge gleich der Flüssigraum 23 des Niederdruckspeichers 22 und über eine keitsmenge ist, welche aus der Hochdruckkammer Leitung 31 mit der Ansaugkammer 32 einer beliebig, 55 durch die Steuerbohrung 130 abfließt. Der enge z.B. von der Fahrzeugachse betätigten Kolbenpumpe Spalt 170 zwischen Dichtungsteil 152 und Zylinder 33 verbunden ist. Die Druckleitung 36 führt von der 101 verhindert einen Druckaufbau in der EntDruckkammer 34 der Kolbenpumpe 33 in den lastungsnut 143, wenn sich diese, wie dargestellt, im Flüssigkeitsraum 14 des Hochdruckspeichers 13. Der Bereich der Steuerbohrung 130 befindet, so daß der Kolben 2 weist eine Nut 40 auf, welche einen Kolben- 60 Ringraum 142 vom Druck der Hochdruckkarnmer ring 41 mit beidseitiger Flankenanlage aufnimmt, so 103 entlastet ist und ein Anpressen des Kolbenrings daß von der Nut 40 und von dem Kolbenring 41 ein 141 an die Zylinderwand vermieden wird,
geschlossener Ringraum 42 gebildet wird. Eine Ent- Ist das Fahrzeug in Ruhe, setzt also die Pumplastungsnut 43 im Kolben 2 ist über Kanäle 44 mii wirkung aus, so fließt so lange Flüssigkeit aus der dem Ringraum 42 verbunden. 65 Hochdruckkarnmer in die Niederdruckkammer zu-

Im Betrieb wird durch die Kolbenpumpe 33 rück, bis der Kolbenring 141 die Steuerbohrung 130 Flüssigkeit aus der Niederdruckkammer 4 in die verdeckt. Da die Entlastungsnut 143 keine Verbin-Hochdruckkammer 3 gefördert. Wenn der Kolben 2 dung mit der Steuerbohrung 130 bekommt, baut sich

in ihr der in der Hochdruckkammer 103 herrschende Flüssigkeitsdruck auf, welcher sich über Kanäle 144 in den Ringraum 142 fortsetzt. Der enge Spalt 171 zwischen Dichtungsteil 152 und Zylinder 101 hat ein Druckgefälle von der Entlastungsnut 143 zum KoI-benring 141, der infolge des höheren Drucks im Ringraum 142 zur dichtenden Anlage an die Wand des Zylinders 101 kommt. Der Fahrzeugaufbau kann daher gegenüber der Fahrzeugachse nicht absinken.

Fluchtfehler kommen nicht zur Wirkung, da zwisehen dem als Führungsteil ausgebildeten Kolben 102 und dem Zylinder 101 ein relativ großes Spiel besteht. Der eng im Zylinder 101 eingepaßte Dichtungsteil 152 besitzt auf Grund der Nachgiebigkeit der Dichtung 153 und der Feder 154 gegenüber dem Führungsteil 102 eine Ausweichmöglichkeit, so daß es auch bei nichtfluchtendem Kolben der Führung des Zylinders 101 folgen kann.

Zweckmäßigerweise sind die Kolbenringe 41 und 141 endlos ausgeführt und bestehen aus Werkstoffen mit guten Gleit- und Dichtungseigenschaften, z.B. aus Gummi, welche ein radiales Aufweiten und Zusammenziehen zulassen.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Dichtungsanordnung in Arbeitskolben von niveauregulierenden, hydropneumatischen Federbeinen für Kraftfahrzeuge mit durch den Arbeitskolben voneinander getrennten Kammern ver- schiedenen Drucks und mit einer die Niveauhöhe bestimmenden Steuerbohrung in der Zylinderwand, die zusammen mit dem Arbeitskolben eine Verbindung zwischen Hochdruckkammer und Niederdruckkammer steuert, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel des Arbeitskolbens (2,152) eine Nut (40,140) aufweist, die zusammen mit einem Kolbenring (41,141) einen durch beidseitige Flankenanlage des Kolbenrings aus elastischem Werkstoff abgedichteten Ringraum (42,142) bildet, welcher durch Kanäle (44, 144) mit einer der Hochdruckkammer (3,103) zugewandten, im Mantel des Arbeitskolbens angeordneten Entlastungsnut (43,143) verbunden ist, die im Betrieb des Fahrzeugs die Steuerbohrung (30,130) in der Zylinderwand überstreicht, wobei der Kolbenmantelteil zwischen dem Kolbenring und der Entlastungsnut sowie der Teil zwischen der Entlastungsnut und dem der Hochdruckkammer zugewandten Kolbenmantelende mit stark drosselndem, engem Spiel im Zylindermantel geführt sind und zwischen der Entlastungsnut und der Hochdruckkammer keine weitere Verbindung als durch dieses Spiel besteht.

2. Dichtungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel des Arbeitskolbens aus einem Führungsteil (102) mit großem Spiel im Zylinder und einem getrennten Dichtungsteil (152) mit geringem Spiel im Zylinder besteht, die nachgiebig miteinander verbunden sind, wobei der Dichtungsteil die Nut (140) zur Aufnahme des Kolbenrings (141) und die Entlastungsnut (143) enthält.

3. Dichtungsanordnung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtungsteil (152) durch eine Feder (154) gegen den Führungsteil (102) angestellt ist und zwischen Dichtungsteil und Führungsteil eine nachgiebige Dichtung (153) angeordnet ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 489 885, 636 964;
USA.-Patentschriften Nr. 1 637 135, 2 610 098,
892 645.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

609 70S/215 10.66 © Bundesdruckerei Berlin