DE1675571A1

DE1675571A1 - Kolbenstange mit in der Stirnwand eines Zylinders angeordneter Fuehrungsbuechse

Info

Publication number: DE1675571A1
Application number: DE19671675571
Authority: DE
Inventors: Peddinghaus Dr Carl Ullrich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1967-07-06
Filing date: 1967-07-06
Publication date: 1971-01-07

Description

Kolbenstange mit in der Stirnwand-einen Zylindern

angeordneter FUhrungsbüchne

Die Erfindung bezieht sich auf eine Zolben4tange mit in der

Stirnwand einen Zylindern angeordneter rührungsbüchse# Ins-

be-sondere für hydraulizoheo, mit «iam Kraftspeicher zusameen-

arbeitende Stonadämpfer.

Eine derartige Kolbenstangenführung muns bekanntlich gegenüber

4er Kolbenstange eine sehr geringe Reibung benitzene damit sich

die Führungsbüchne nicht unzulässig erwärmt. Es ist deshalb

üblich, ein Schmiermittel zu verwendenr das den Reibungswider--

stand heruntersetzt. Um ein Fentfressen der Kölbenstange in der

FührungsbLIchse zu verhindern und den Zutritt das Schmiermitteln

Über dsn gesamten Umfang und die Länge der Führungebüchne zu

ermöglichen, müssen jedoch bestimte Mindeuttoloranzen

hälten werden" die sich auf die Genauigkeit der Führung nach-.'

tellig auswirken. Man kann Büchsen aus selbz;tschmierenden.

Kunststoffen verwendene vodurch sich engere Paseungen wählen

lausan. Infolge der Elastizität der Kunststoffe geht dabei

aber wieder= die Gmmuigkeit der Führung zurück" zumal »a

die Mchnen aus VerechleinegrUnden verhiltniaUeaig starkwandig

auktbilden auen. Ausserdem kommt es hierbei zu einer Erwärmung

der Büchse" die umso grösser isti, ja enger cU« Passung gewählt

wurde. Da die WärmeleitMykeit jedoch bei Kunstatoffen ver-

hältnimässig niedrig ist" kann die Wärme nicht7Wforderlichem

Ausman abgeführt werden, so dass die pUchse dann infolge des

Wärmestauea unbrauchbar werden "na. Weiterhin ist auf cüese

Weise auch aus den gleichen Gründen keine befriedigende Dich-

tungswirkung zu.erzielen" sodann es noch einer zusätzlichen

Dichtung bedarf. Dies ist vor allem fUr Stossdämpfer derart,

wio nie bei Kraftfahrzeugen Verw*Mung-ti"enp von sehr grosser

Aedeutung, weil-hierbei L«*verluste der Dämpfufflflöenigkeit.,.

nur in äusserst geringem Ausnass, zugelassen worden können" da

.derartige Stossdä"fer wartungsfrei fUr die gesmte Lebins-

dauer des Kraftfah=euges arbeiten »allen und eine Nachf«l-kng--

nit Öl in der Regel raicht vorgesehen ist.

.Der Erfindung lie t die Aufgabe zugrunde eine Kolbenstange-.--"-

mit.Pühr=gsbüchao der-einleitend beschriebenen Art au-söh'aff'»en#

die einerseits en*d ruhrungstoloranzen und damit eine praiine-,7

Führung ermöglicht und sich andererseits aber auch nicht

läss - ig iiiihrznd den Betriobes erwärmen kann. Weiterhin soll'der

erhebliche Baarbeitungsaufwand, der Zür die Oberflächenbe-

handlung dor Kolbenstunge erforderlich ist, fühlbar gesenkt

werden. SchlLenalich soll ao auch möglich sein# durch dexi

ErfindungegamMesen Vorschlag tine zuverlässige Dichtung zu-

erreichon.

ErfirAungtigeab» -v«dox die" imigab14 tu em"t.14aben d"u"b

gelöst 0, 4,as"a die -Kolbe;lietange 49 4%Z»* In deft »ew40b der

FUhrungsbüchse gelangendem Abschnitt eine aus eLnem Pluor-

Polyzaerisat bestehende Umhüllung aufweist, deren Haltkraft an.

der Kolbenstange grösser als an der Innenwend Dein FÜh#runge-

büchse ist. Man kommt hierbei bereitg mit einOX verhIlltnis-

mässig dünnen UmhUllung der Kolbenst*nge mit einen Fluor-

Polymorisat, z.B. mit polytetrafluo.rm«thylen# auer wodurch sich

die Komprensibilität dieses Kunstetoffes beim Anpressen an die

Führungsbüchse praktisch nicht mehr dahingehend auswirkt# daso

die Präzision der FUhrung nachteilig beeinflusst wird. Anderer-

seits kann die entstehende Reibungswärme dadu=h unmittelbar

xun der üblicherweine aus Stahl bestehenden Kolbenstange" die

eine sehr grosse Wärmokapazität besitzt, aufgenommen worden.

Zur weiteren Kühlung bzw. Abführung der Reibungswärme dient

die die Kolbenstange umgebende Flüssigkeit. Besondere vorteil-

haft ist es jedoch, dann sich die Wärme nicht, wie bei z.B.

einer aus Polytetrafluor-)'thylen bestehenden Führungsbüchse#

au£ einen kleinen Bereich konzentriert und dort einen Stau

verursacht, sondern gleichmässig über den gesamten Hubbereich

der Kolbenstange verteilt und wegen der guten Ableitunge-

möglichkeiten durch die Kolbenstange selbst oder durch die sie

wagebende Flüssigkeit abzuführen ist. Es ist ersichtlich aus-

reichend, wenn die Umhüllung an der Kolbenstange mit grösseren

Kräften haftsti als sie von der Innenwand der FUhrungebüchat auf

die Umhüllung einwirken. Deshalb kann die Kölbenstange durchaus

selbst mit glatter OberflIche ausgeführt sein. Erheblich kosten-

sparender ist es jedoch" wenn die Kolbenstange mit unbearbei-

toter Oberfläche verwendet wird. Bei den bekannten Ausführunge-

formen" bei denen die Kolbenstangenoberfläche bearbeitet worden

m-unste, war es demgegenUber erforderlich" letztere insgesamt

drelmal zu schleifen, einmal zu läppen, ein»1 zu polierent

eimal zU verchromen und schliesolich noch zweimal feinzu-

schleifen, wobei noch mehrere Dickenkontrollen mit Lehren

erforderlich waren. Bei der erfindungsgemässen UjahUllung der

Kolbenstange wirkt sich auch ein Verschleins nach längerer

Benu.trungedauer der Umhüllungeschicht nur äusserst geringfügig

aus, veil gleichfalls der Verschleinavorgang Aicht, wie bei'-;.'

einer aus gleichem Material bestehenden ?Uhrungsbüchse" auf,--.'

einen kleinen Flächenabschnitt begrenzt ist" sondern sich,

gleichmässig auf die gesamtep in den Bereich der FUhrung so

gelangende Obirdläche der Kolbenstange erstreckt und die

Abtragung einer Völuzgeneinheit durch Verschleine «mit aüf i.diw

Schichtdicke selbst nur geringen Einflune au@Ubt.

um mit der FühAings-#Uchse nicht nur eine präzise KölbensItengen-

führung zu erreichen, sondern zugleich eine Dichtung zu er-

zielen, wird die Büchse im Bezug auf die Umhüllung der Kolben-

btange vorteilllaft mit Dichtungstolorann a't-IngafUhrt. Man kam

diese Wirkung noch dadurch unterstützen" dann in Nähe der

rühru..igsbüch&e eine Abstreifdichtung vorgesehen wird.

Ausser Polytetrafluor-#',thylen können mit Vorteil auch weitere

Polymorinate vnrwandet werden, so z.B. Nischpolymorinate von

Hexafluorpropylen und Vinylidenfluorid.

DielmhUllung kann aus einm Rohr bestehen" das Uber die Kölben-

stange gezogen ist.-Da der Wärmeaundehnungskoeffizient für die

vorgeschlagenen Kunststoffe erheblich grösser als der von Stahl.

isty ist es ohne weiteres möglich, ein derartigen Rohr in er-

wärmtem Zustand Über die Kolbenatange zu schieben, so dass es

bei der AbkUhlung auf letzterer mit Eichrumpfsitz gehalten :Lot.

Man kann gleichfalls ein derartigen Rohr mit einem geeigneten

Klebstofft so z.B. mit einem Silikonklebstoff, 'mit der Kol##

st-ange verbinden. Schliesolich ist es auch möglich" die UmhUllung

aufzuspritzen oder durch Auftrag einer aus sinterfähigei-PI:Uöi-

polymerisat-Pulver und Öl bestehenden Mischung aufzubringün.,.-,.

111--i der r-rhitzung.-*verdampft dann das Öl, während das Pol#iiii#üat

einter. Gleichfalls kann man ein Rohr unter Verwendung eines

schmierenden Öles auf die Kolbenstange schieben und es d araufhin

auf Sintert", ratür',des rolymorisatäs so lange erhitzen# bis-.'

das Öl veid=Pft-fät'.*r Eine besonders-vort.eilh afte Herstellunge-

der erfindungegemässen K6lbenstange besteht d*rine

unächst ver49st

dann die aua Stahl -bestehende KolbendtWq

44 Ail

an ihrer oberf,)Läche gehärtet wird. nach den PArungsvoro

k#

die Oberflächekeiit verhältnismässig uneben.'Auf diese#.gehä e

Oberfläche wird dann.die Mahüllungsbeschichtung aufgebrach,t"."-,7

-traraufhin die so vor]#ehandelte Kolbenstange auf eine Temperat-Ur

erhitzt wird, bei der das Fluorpolymerisat sintert und der"-,

gehärtete Kol#enstangenstalL1.gleichzeitig angelassen wird. Wenn

Polytetrafluorithyl,än verwendet wird, beträgt die letztgenannte

Tbuperatur etwa 327oC" Zum Anlassen und sintern das Polymorisates

ist also i6in einsiger ErbitzungsVorg&ng ausreichend* der da=

zwwkmäszlg elektxo-indutkiv erfolgt4#weil dabei die Erhitzung

lediglich in der Randschicht den Stahles stattfindet, in der

sowohl die Härtmg erfolgt ist und aus welcher gleichattig

Mrme In die zu sinternde Schicht den Polymerisates abfliessen

kann.

N!.-ch einem weiteren Vorschlag der Erfindung kann rean auck& auf-die

De#.-trbeitung der -die Kolbenstenge umhüllenden Schicht aus -Fluor-

polymo£isat ganz oder wtitgehend verzichten" indem die =hüllte

Kölbenstange in die ?Uhrungabüche-des Zylindern eingesetzt , un4

dann darin zunächst derart betrieben wird,-daso die Mahüllung von

der FUhrungsbüghne auf ein in lgitztere dichtend eindringenden,

Profil v3rforat wird. Wenn sich die Fmlbenstange einmal derart

eingearbeitet hat, behält sie ihr dichtendes Profil für eine.,-

erhebliche Betriebsdauer nahezu unverändert bei# weil"

-it##wurda" d« Vegechleise einer Volu»neiN#&t*.-

nahe d«gneut

infolge dar amtt.eeletlag der BeschIchtung auf die gesamte

Kölbenstanee nur verhältnimässig geringfUgige Manaabweichungen

zur Folge hat.- A-ach ermöglicht diesen Vorgehen" dass an die

Genauigkeit der oberflächenbabandlung der Innenfläche der zweck-

mäsoig aus Stahl bestehenden FührungebUches geringere Anforderun-

gen gestellt tmrden können.

Uat-ein a"rmgefreies Einarbeiten der Kölbeestangenumhüllung in

dia.IMunog,ebfthse zu gewährleiateno und auch beim »itezgm »trieb

# . #v-

Betzchädigmgen weitgehend zu verhindern" wird letztere zweck-

=d austritteaeitig mit angerundeten Znumkanten

Die-Igrf-indung sei w"terhin'anhand deg sich auf ein Äusführunge-

Die Kolbenstange -t hat eine vrdxutrbeitete Oberfläche 2 und tut

von der in der beeubriebenen Weine aufgebrachten Schicht*'ülii»,.,

einem rluorpolym«inat 3 umgeben. Sie ist weiterhin durch die-

Fährung»bUchner--4^1"*rhalb das Zylindern 5 präzise gefUhti.' -bie

Führungabgehne.4-bat.ein- und austritteseitig angerundete Innen-

kanten 6'bzv. 7. )Luf diese Weine bildet sie während der Inbe-

triebnahme der' g eine Ziehform fUr die Umhüllungeschicht

3 der Kolbenstänge 1. Zur voiteren Steigerung der Dichtungs-

wir]".ung ist noch die aus z.B. einem. Fluorkarbon-Kautschuck

bestehende Abatreifdichtung 8 in die Führungabüchse 4 eingesetzt.

Die Dichtung 8 wird.v= der iait einem Federring 9 in der wand

des Zylindern 3 Scheibe 10 gegen die rMutungsbüchse 4

gedrückt. Zur Abstützung der Führungs büchse 4 an der Wand-den.

ginders 5 dient ein weiterer Federring 11.

Die vorgeschlagenen rluorpolymortsate k5nnen in ihrer Druck-

festigkeit noch erheblich gesteigert worden, wem sie in an

sich bekannter iftl» in Verbindung mit PUllstoffen eingesetz t

werden. So läset sich z.B. auch mit PolytetrafluoriLthylen

bo«&ichtet« oder mit Glanftser verstärktes

Polytetrafluoräthylen verwenden.

Durch die erfindungsgemassen Vorschläge ist veranschaulicht wor-

den, dass. ein erheblicher Fortschritt erzielt wird" wenn von

den re-Iativ zueinander beweglichen Teilen Kolbenstange und

Führungibüchse das Teil mit der grösseren Längserstreckung und

Oberfläche eine Xhhfillu'ngeschicht aus e - inem Fluorpolymerisat

erhält. DemgegenUber-eind die erzielten Vorteile bei Ausbildung

das Teiles nit kürzerer L&ngserstreckung und geringerer Ober-

fläche wesantlich kleiner. Wohl aber ätoA-o in Anwendung der

erfindungsgemässen Iaahre auch möglichj, die irtnen%wmd des Zylin-

ders mit einer Hüllechicht zu versehen, an der der Kolben dann

mit seinsm Umfang dichtend anliegt, da auch hierbei das Teil

umhüllt ist, de3sen Längserntreckung und Oberfläche grösser ist.

Claims

PatentansprÜche 1.) Kolbenstange mit in der Stirnwand einen Z,#linders angeord- neter Führungsbüchse, insbesondere für hydraulische# mit ciner"- Kraftspeicher zusamenarbeitende Stoaadinpfer., eiaduroh gekannasiohnst, dass sie in ihrem in den Bereich der FUhrungsbüchse gelangenden Abschnitt eine aus einem Fluar-Polymerlsat bestehende Umhüllung aufweist, deren Haftkraft an der Kolbenstange gr8uner als an der Innenwand der Führungabüchse Ist. 2.) Kolbenstange mit Führungobüchne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dann die Führungebüchse in Bezug auf die Umhüllung der Kolbenstange mit Dichtungotolerann aus- geführt ist.

3.) Kölbemstange mit FührungaMcheie nach den AmprUchm 1 und 2# dadup&h daso In Nähe der PWhz=g*Mchse eine Absi#reifcl,.',chtung vorgesehen Ist. 4.) FolLenstange nach den AnsprÜchen 1 bis 3, dadurch gekann- seichn«tj dass die Umhttlltmg aus einan Rohr bestoft" das Über d4e Kolbenstange gezogen ist. 5.) KolbenetaAge nach Anspruch 4, dadur'o'h gekennzeichnet, dano(,'das Umt;Ullggsrohr in Axw«rmtem ZU'stand Ufer die

-Kolbenstatige geaogen Ist und auf letzterer-. mit Schrumpfsitz ist G.) lKölbenstange nach Anspruch 4, dadurch gekonnzeiohnst, dass das umhullungsrohr mittels eines Sil:Lkonklebstoffa*mit der Kölbenstange verbundenigt. -7.) golbmstan7g* =eh den Amprachen 1- bis 3" daduroh gekann- seiahitat., d* , isa'.die UnhOllung aufgespritzt ist. 0.1 Kolbe-notaege Aaeb den Mapritehen 1 bis-3, dadurch gekonn- tivi,gh.,act. -dass die Umhüllung durch Auftragung einer..- aus ginterfähigem Fluor-Polymerisat-Pulver und 01 bestehenden Mischung aufgebracht ist, 9.) Verfahren zur Herstellung einerKölbenstange nach Anapruch to dadurch gekannseichnutg daso das Rohr unter dor Verwendung eines schnierawlen.blas auf die Kölbenstane geschoben und dann auf Siniertemperatur den Fluor-Polymerisaton so Luqti erhitzt wird, bis das Öl verdampft ist. 10.) Verfahren zur #krstellueig QLner KolL--enstange -nach den Ansprüchen 4 bis 9, dadurch daas die Kolben- etange mit einer unbearbeiteten Oberfläche verweiulet wird. 11.) Verfahren zur Herstellung einer Kolbenstange nach den Allsprüchen 7 bis 11, dadtipah daas die aus

Stahl bestehende Kolbenstange zunächst wenigstens an ihrer Oberfläche gehärtet, dann die Ubahüllungsbeachichtung au4.Egebracht und zuletzt äuf eine Temperatur erhitzt wirde bei der das sintert umd der Kolbenstangen- stahl angelassen wird. 12.) Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dann die Erhitzung.elektro-Induktiv vorgenommen wird. 13.) Verfahren zur Herstellung einer Kolbenstange nach Anspruch li, äaduroh gakannseichnet, dann die Kölbenstange mit einer oi,zrflächlich nicht bzw. nur wenig bearbeiteten Umhüllung in die Führungsbüchse des Zylinders eingesetzt sowie darin zunMchst derart betrieben wird, daso die Umhüllung von der FührtingLxbilchse au.-L-' ein In letztere dichtend eindringendes Profil verformt wird. 14.) Kolbenstange mit rührungsbüchse nach einm der VorausprUche" daduroh gekannseiahnit, dass die Pührungsbüchse ein- und austritteseitig angerundete Innenkanten besitzt. 15v) -9c)lbenstanue nach meinem der Vorans-prüche, dadurch gehenn- zeichnote dass Ihre Umht#lliiriq nug- einem mit Fülletoffen, insbesondere mit Glasfaser tre.rn,%>äi:kten Fluorpolymerisat bssteht.