DE19753506A1

DE19753506A1 - Ringtrennkolben für ein Kolben-Zylinder-Aggregat

Info

Publication number: DE19753506A1
Application number: DE1997153506
Authority: DE
Inventors: Hubert Beck; Bernhard Russ
Original assignee: Mannesmann Sachs AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1997-12-03
Filing date: 1997-12-03
Publication date: 1999-06-17
Anticipated expiration: 2017-12-04
Also published as: DE19753506C2

Description

Die Erfindung betrifft einen Ringtrennkolben für ein Kolben-Zylinder-Aggregat, insbesondere für ein selbstpumpendes Niveauregelelement, welches einen mit einem Gas und einem Hydrauliköl gefüllten Druckraum aufweist, der von einem Innenrohr und einem Außenrohr seitlich begrenzt ist, der Ringtrennkolben zwi schen dem Gas und dem Hydrauliköl angeordnet ist und unter Druckeinwirkung im Druckraum auf der Außenfläche des Innenrohrs und der Innenfläche des Au ßenrohrs axial beweglich geführt und mittels Dichtungen abgedichtet ist und aus zwei Teilen besteht.

Die in einem Druckraum oder Ausgleichsraum solcher Aggregate zwischen dem Hydrauliköl und dem Gas angeordneten Ringtrennkolben erfordern üblicherwei se eine hohe Fertigungsgenauigkeit und eine exakte Einhaltung der Koaxialität der Rohre, damit eine einwandfreie Funktion sichergestellt ist. Dies ist nur mit sehr engen Toleranzen für die Rohre und deren Einbau möglich, so daß derarti ge Konstruktionen sehr kostenaufwendig sind.

Um die Toleranzen für die Rohre und deren Einbau nicht allzu eng halten zu müssen, ist durch die DE 195 31 794 C1 eine Konstruktion für einen Ringtrenn kolben bekannt, bei der der Ringtrennkolben zwei Teile aufweist, wobei ein Teil auf dem Innenrohr abdichtend geführt ist und das andere Teil im Außenrohr. Die beiden Teile sind zueinander radial beweglich und gegeneinander abgedichtet angeordnet. Die Dichtungen befinden sich in Dichtungskammern, die als Ring nuten ausgebildet sind, so daß zumindest die auf der Innenwand des Außenroh res gleitende Dichtung beim Einlegen in die entsprechende Ringnut einer star ken Dehnung ausgesetzt ist und deshalb üblicherweise aus einem gummielasti schen Werkstoff bestehen muß. Dichtungen oder Dichtungspakete aus harten Werkstoffen, wie beispielsweise besonders gleitfähige PTFE-Dichtungen wer den beim Einbauvorgang in die geschlossene Dichtungsnut über die Elastizi tätsgrenze gestreckt, so daß ein nachträglicher Kalibriervorgang erforderlich ist, damit eine solche Dichtung wieder in Form gebracht wird.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es einen Ringtrennkolben zu schaf fen, der einfach im Aufbau ist und bei dem die Dichtungen unabhängig von ihrer Form und Elastizität problemlos und kostengünstig montierbar sind.

Diese Aufgabe wird durch die Erfindung dadurch gelöst, daß der Ringtrennkol ben aus einem inneren topfförmigen Teil und einem äußeren topfförmigen Teil besteht, wobei das innere topfförmige Teil sowohl für die mit dem Innenrohr zu sammenwirkende Dichtung als auch für die auf dem Außenrohr anliegende Dichtung eine zylindrische Anlagefläche und eine in radialer Richtung verlau fende Begrenzungsfläche aufweist, während das äußere topfförmige Teil für jede Dichtung die andere in radialer Richtung verlaufende Begrenzungsfläche aufweist und mit dem inneren topfförmigen Teil verbunden ist, wodurch zwei teilbare Dichtungskammern gebildet werden. Bei dem die Diffusion von Gas in Hydrauliköl verhindernden Ringtrennkolben werden zuerst die Dichtungen auf die zylindrischen Anlageflächen des inneren topfförmigen Teils aufgebracht und anschließend das äußere topfförmige Teil mit dem inneren topfförmigen Teil verbunden. Somit wird es ermöglicht beide Dichtungen ohne Oberdehnen in die Dichtungskammern einzubringen.

Die aufgrund geringer Fluchtungsfehler des Innenrohres zum Außenrohr erfor derliche radiale Anpassungsfähigkeit des Ringtrennkolbens wird entsprechend einem Merkmal der Erfindung dadurch erhalten, daß die radial freien Enden der Begrenzungsflächen der topfförmigen Teile mit dem Innenrohr und/oder dem Außenrohr einen Ringspalt bilden. Die Toleranzen zwischen dem Innenrohr und dem Außenrohr können somit durch die radiale Elastizität der Dichtungen auf genommen werden. Durch den relativ großen axialen Abstand der Dichtungen zueinander wird ein Verklemmen des Ringtrennkolbens vermieden.

Eine sehr einfache Ausbildung der beiden topfförmigen Teile wird erfindungs gemäß erhalten, wenn die zylindrische Anlagefläche für die mit dem Außenrohr zusammenwirkende Dichtung des inneren topfförmigen Teils denselben Durch messer aufweist, wie deren Verbindungsfläche mit dem äußeren topfförmigen Teil. Wesentlich ist, daß die zylindrische Anlagefläche der Dichtung keinen klei neren Durchmesser aufweist als die Verbindungsfläche, wodurch auch bei rela tiv harten Dichtungswerkstoffen eine Überdehnung der Dichtungen bei der Montage mit Sicherheit vermieden wird.

Vorteilhafterweise erfolgt die Verbindung der beiden topfförmigen Teile durch einen Preßsitz oder durch eine formschlüssige Verbindung, wie beispielsweise eine Rastverbindung. Da die beiden Dichtungen auf den zylindrischen Anlage flächen des inneren topfförmigen Teils aufliegen, ist eine Abdichtung zwischen den beiden topfförmigen Teile nicht erforderlich, wodurch eine große Freizügig keit für die Verbindungsart der topfförmigen Teile besteht. So kann beispiels weise die Verbindung durch Schweißpunkte oder dgl. gesichert werden.

Eine sehr leichte, wenig Volumen aufweisende und besonders kostengünstige Ausführung des Ringtrennkolbens wird, wie die Erfindung zeigt, geschaffen, wenn die beiden topfförmigen Teile als aus Stahlblech bestehende Stanz- und Prägeteile hergestellt sind. Auch ist es problemlos möglich, einen Führungsring auf dem äußeren topfförmigen Teil anzuordnen. Dieser Führungsring kann ge mäß weiteren Merkmalen der Erfindung durch eine ringförmige Folie gebildet sein, die auf das äußere topfförmige Teil aufgeschrumpft ist, ebenso kann ein geschlitztes Führungsband aus einem gleitfähigen Kunststoff aufgebracht wer den, wie dies für Dämpfungskolben von Schwingungsdämpfern bekannt ist.

Eine besonders vorteilhafte Ausführung eines Ringtrennkolbens wird erhalten, wenn erfindungsgemäß die vorzugsweise mit dem Außenrohr zusammenwirken de Dichtung aus einem gummielastischen Ring und einem wenig elastischen Kunststoffring gebildet ist, der auf der Innenfläche des Außenrohres gleitet. Da durch wird eine Dichtung geschaffen, deren Verschleiß durch den gummielasti schen Ring automatisch ausgeglichen wird und außerdem eine gewisse radiale Elastizität der Dichteinheit für den Toleranzausgleich erhalten bleibt. Selbstver ständlich kann eine derartige Dichtung auch für die Abdichtung am Innenrohr vorgesehen werden.

Wie ein weiteres Merkmal der Erfindung zeigt, ist es sehr vorteilhaft, wenn das äußere topfförmige Teil im Bereich der inneren Dichtung mit einem Absatz ver sehen ist, der einen zylindrischen Abschnitt aufweist, dessen Ende als radial verlaufende Begrenzungsfläche ausgebildet ist. Außer der besonders guten Verbindung der beiden topfförmigen Teile wird erreicht, daß der innere Dichtring mit Sicherheit nur im Bereich der keinen Radius aufweisenden Anlagefläche wirksam ist.

Anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen wird nachfol gend die Erfindung näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 ein selbstpumpendes Niveauregelelement mit teilweisem Längsschnitt im Bereich des Ringtrennkolbens;

Fig. 2 die rechte Seite des Ringtrennkolbens nach Fig. 1 in vergrößerter Darstel lung;

Fig. 3 die rechte Seite einer Ausführungsform des Ringtrennkolbens mit einem Führungsring im Längsschnitt;

Fig. 4 einen Ringtrennkolben vor dem Zusammenfügen der beiden topfförmigen Teile im Längsschnitt;

Fig. 5 eine Ausführungsform des Ringtrennkolbens, bei der das äußere topfför mige Teil im Bereich der inneren Dichtung mit einem Absatz versehen ist;

Fig. 6 einen Teil eines Ringtrennkolbens im Längsschnitt, bei dem die äußere Dichtung aus einem gummielastischen Ring und einem Kunststoffring besteht;

Fig. 7 eine weitere Variante einer äußeren Dichtung des Ringtrennkolbens;

Fig. 8 eine Ausführung eines Ringtrennkolbens im Längsschnitt mit einer Rast verbindung zwischen dem inneren und dem äußeren Teil.

Bei einem selbstpumpenden Niveauregelelement nach Fig. 1 ist ein Druckraum 4 mit Gas 2 und Hydrauliköl 3 gefüllt, wobei ein Ringtrennkolben 1 die Diffusion von Gas 2 in Hydrauliköl 3 unterbindet. Der Druckraum 4 oder Ausgleichsraum ist als Ringraum ausgebildet und wird seitlich von einem Innenrohr 15 und ei nem Außenrohr 16 begrenzt. Auf der Außenfläche des Innenrohrs 15 und der Innenfläche des Außenrohrs 16 ist der Ringtrennkolben 1 abdichtend axial be weglich geführt. Ein Druckanstieg im Druckraum 4 bewirkt eine Verkleinerung des mit Gas 2 gefüllten Raumes und dementsprechend eine Axialbewegung des Ringtrennkolbens 1 in Richtung des mit Gas 2 gefüllten Raumes. Entsprechend bewegt sich der Ringtrennkolben 1 bei Druckabfall im Druckraum 4 in der ent gegengesetzten Richtung.

Anhand der Fig. 2, die die rechte Seite des Ringtrennkolbens 1 nach Fig. 1 vergrößert zeigt, wird der einfache Aufbau und die leichte Montage der Dichtun gen 7 und 8 deutlich. Auf das innere topfförmige Teil 5, das eine zylindrische Anlagefläche 18 für die mit der Innenfläche des Außenrohrs 16 zusammenwir kende Dichtung 8 und eine zylindrische Anlagefläche 17 für die an der Außen fläche des Innenrohrs 15 anliegende Dichtung 7 aufweist und die radial verlau fenden Begrenzungsflächen 19 und 20 für die Dichtungen 7 und 8 besitzt, wer den zuerst die Dichtungen 7 und 8 aufgeschoben. Anschließend wird das mit den radial verlaufenden Begrenzungsflächen 21 und 22 versehene äußere topfförmige Teil 6 auf die Verbindungsfläche 25 aufgepreßt, wodurch die von den radialen Begrenzungsflächen 19, 20, 21, 22 und den zylindrischen Anlage flächen 17 und 18 begrenzten Dichtungskammern 23 und 24 für die Dichtungen 7 und 8 entstehen. Der Ringtrennkolben 1 ist dabei so bemessen, daß zwischen den freien Enden der radial verlaufenden Begrenzungsflächen 19, 21 und der Außenfläche des Innenrohres 15, sowie zwischen den Enden der Begrenzungs flächen 20, 22 und der Innenfläche des Außenrohres ein Ringspalt 9 vorhanden ist. Im Toleranzbereich liegende Fluchtungsabweichungen der Rohre 15 und 16 werden durch die radiale Elastizität der Dichtungen 7 und 8 ausgeglichen, wobei infolge des großen axialen Abstands der Dichtungen 7 und 8 üblicherweise auf eine spezielle Führung des Ringtrennkolbens 1 verzichtet werden kann.

Bei bestimmten Einbaufällen von Kolben-Zylinder-Aggregaten, wie Schwin gungsdämpfer oder Federbeine, kann es erwünscht sein, daß der im ringförmi gen Ausgleichsraum angeordnete Ringtrennkolben 1 mit einer zusätzlichen Füh rung versehen wird. Eine derartige Ausführungsform ist in Fig. 3 gezeigt, die sich von der nach Fig. 2 im wesentlichen durch die Anordnung eines Führungs rings 10 auf dem äußeren topfförmigen Teil 6 unterscheidet. Dieser Führungs ring 10 ist bei diesem Ausführungsbeispiel auf eine ringförmige Sicke des äuße ren topfförmigen Teils 6 aufgezogen, er kann jedoch auch durch eine ringförmi ge Folie gebildet sein, die auf das topfförmige Teil 6 aufgeschrumpft ist, oder er kann als geschlitztes Führungsband, das aus einem gleitfähigen Kunststoff be steht, ausgeführt sein. Bei einer solchen Ausführung ist nur der zwischen der Außenfläche des Innenrohrs 15 und den radialen Begrenzungsflächen 19 und 21 vorhandene Ringspalt 9 für den radialen Toleranzausgleich durch die Dich tung 7 wirksam, da die Dichtung 8 infolge des nahezu radial starren Führungs rings 10 keine radiale Ausgleichsbewegung ausführen kann.

Die Fig. 4 verdeutlicht den Zusammenbau des in den Fig. 1 und 2 gezeig ten Ringtrennkolbens. Die beiden topfförmigen Teile 5 und 6 sind vorzugsweise als Stanz- und Prägeteile aus Stahlblech ausgeführt, wobei das innere topfför mige Teil 5 eine Verbindungsfläche 25 aufweist, die mit demselben Durchmes ser ausgeführt ist, wie die zylindrische Anlagefläche 18 für die Dichtung 8. Beim Aufschieben der Dichtung 8 auf die zylindrische Anlagefläche 18 bildet die ra dial verlaufende Begrenzungsfläche 20 deren Anschlag in axialer Richtung, während beim Einlegen der Dichtung 7 in die zylindrische Anlagefläche 17 die radial verlaufende Begrenzungsfläche 19 als Anschlagfläche in Achsrichtung dient. Nun wird das äußere topfförmige Teil 6 auf die Verbindungsfläche 25 auf gepreßt, so daß die Begrenzungsfläche 22 einen Teil der Dichtungskammer für die Dichtung 8 und die Begrenzungsfläche 21 einen Teil der Dichtungskammer für die Dichtung 7 bildet. Die Verbindung der beiden topfförmigen Zeile 5 und 6 kann beispielsweise auch als Schiebesitz mit anschließender Sicherung durch Schweißpunkte oder als Rastverbindung ausgeführt sein.

In Fig. 5 ist eine Ausführungsform des Ringtrennkolbens 1 gezeigt, bei der das äußere topfförmige Teil 6 mit einem zylindrischen Absatz 14 versehen ist, der am Ende die radial verlaufende Begrenzungsfläche 21 trägt. Mit diesem zylin drischen Absatz 14 greift das äußere topfförmige Teil 6 in die die Dichtung 7 tragende zylindrische Anlagefläche 17 des inneren topfförmigen Teils 5 ein. Da durch wird nicht nur eine besonders gute Verbindung der beiden topfförmigen Teile 5 und 6 und eine sichere Montage für die Dichtung 7 gewährleistet, son dern es wird auch eine zylindrische Anlagefläche 17 geschaffen, die im Bereich der Dichtungsanlage ohne Radius ist.

Eine weitere Ausführung der Abdichtung des Ringtrennkolbens 1 auf der Innen fläche des Außenrohres 16 ist in Fig. 6 dargestellt. Die beiden topfförmigen Teile 5 und 6 bilden mit den Begrenzungsflächen 20, 22 und der zylindrischen Anlagefläche 18 eine der Dichtung 8 angepaßte Dichtungskammer 24. Diese Dichtung 8 besteht aus einem gummielastischen Ring 11 und einem wenig ela stischen Kunststoffring 12 mit guten Gleiteigenschaften. Der gummielastische Ring 11 stützt sich einerseits auf der zylindrischen Anlagefläche 18 ab und drückt andererseits gegen den Kunststoffring 12, wodurch der Verschleiß des Kunststoffrings automatisch nachgestellt wird und gleichzeitig eine gewisse ra diale Elastizität der Dichtung erhalten bleibt.

Die Dichtung 8 entsprechend Fig. 7 ist durch einen relativ unelastischen Kunststoffdichtring mit profilierter Dichtfläche gebildet. Durch die Profilierung, mit der diese Dichtung 8 auf der zylindrischen Anlagefläche 18 und an der Innen wand des Außenrohres 16 anliegt, ist auch diese Abdichtung radial in einem geringen Maß anpassungsfähig.

Die in Fig. 8 gezeigte vorteilhafte Ausführung eines Ringtrennkolbens 1 be steht aus einem gegossenen inneren topfförmigen Teil 5, das vorzugsweise als Kunststoff-Spritzgußteil hergestellt ist. Dieses Teil 5 ist mit den radial verlaufen den Begrenzungsflächen 19 und 20 versehen und weist eine Führung auf, die mit dem Innenrohr zusammenwirkt, während Rastfinger vorgesehen sind, die Aussparungen im äußeren topfförmigen Teil 6 durchgreifen und zur festen Ver bindung der beiden Teile 5 und 6 in den äußeren Rand der äußeren Ausspa rungen einrasten. Das äußere topfförmige Teil 6 ist mit den radial verlaufenden Begrenzungsflächen 21 und 22 versehen und bildet mit dem inneren Teil 5 die Dichtungskammer 23 für die Dichtung 7 sowie die Dichtungskammer 24 für die Dichtung 8.

Bei allen vorbeschriebene Ausführungsformen liegen die beiden Dichtungen 7 und 8 auf den zylindrischen Anlageflächen 17 und 18 des inneren topfförmigen Teils 5 an, so daß sich eine Abdichtung zwischen den beiden topfförmigen Tei len 5 und 6 erübrigt. Ebenso ermöglichen die vorstehend beschriebenen Kon struktionen der Ringtrennkolben eine große Freizügigkeit hinsichtlich der Dich tungsformen und der Dichtungswerkstoffe, da die Dichtungen 7 und 8 vor dem Aufbringen des äußeren topfförmigen Teils 6 in die einseitig noch offenen Dichtungskammern eingefügt werden und erst dann die Dichtungskammern durch die Komplettierung mit dem äußeren topfförmigen Teil erfolgt. Somit kön nen sämtliche Ausführungsvarianten des erfindungsgemäßen Ringtrennkolbens problemlos auch mit relativ unelastischen Dichtringen oder deren Kombination mit elastischen Andrückringen kostengünstig montiert werden.

Die beiden topfförmigen Teile 5 und 6 können aus den verschiedensten metalli schen Werkstoffen oder aus Kunststoff hergestellt und nach unterschiedlichen bekannten Methoden zusammengefügt und, wenn erforderlich, auch gesichert werden.

Bezugszeichenliste

1

Ringtrennkolben

2

Gas

3

Hydrauliköl

4

Druckraum

5

inneres topfförmiges Teil

6

äußeres topfförmiges Teil

7

Dichtung für Innenrohr

8

Dichtung für Außenrohr

9

Ringspalt

10

Führungsring

11

gummielastischer Ring von

8

12

Kunststoffring von

8

14

Absatz an

6

15

Innenrohr

16

Außenrohr

17

zylindrische Anlagefläche für

7

18

zylindrische Anlagefläche für

8

19

Begrenzungsfläche an

5

, radial verlaufend für

7

20

Begrenzungsfläche an

5

, radial verlaufend für

8

21

Begrenzungsfläche an

6

, radial verlaufend für

7

22

Begrenzungsfläche an

6

, radial verlaufend für

8

23

Dichtungskammer für

7

24

Dichtungskammer für

8

25

Verbindungsfläche

Claims

1. Ringtrennkolben für ein Kolben-Zylinder-Aggregat, insbesondere für ein selbstpumpendes Niveauregelelement, welches einen mit einem Gas und ei nem Hydrauliköl gefüllten Druckraum aufweist, der von einem Innenrohr und einem Außenrohr seitlich begrenzt ist, der Ringtrennkolben zwischen dem Gas und dem Hydrauliköl angeordnet ist und unter Druckeinwirkung im Druckraum auf der Außenfläche des Innenrohrs und der Innenfläche des Au ßenrohrs axial beweglich geführt und mittels Dichtungen abgedichtet ist und aus zwei Teilen besteht, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringtrennkolben (1) aus einem inneren topfförmigen Teil (5) und ei nem äußeren topfförmigen Teil (6) besteht, wobei das innere topfförmige Teil (5) sowohl für die mit dem Innenrohr (15) zusammenwirkende Dichtung (7) als auch für die auf dem Außenrohr (16) anliegende Dichtung (8) eine zylindri sche Anlagefläche (17, 18) und jeweils eine in radialer Richtung verlaufende Begrenzungsfläche (19, 20) aufweist, während das äußere topfförmige Teil (6) für jede Dichtung (7, 8) die andere in radialer Richtung verlaufende Be grenzungsfläche (21, 22) aufweist und mit dem inneren topfförmigen Teil (5) verbunden ist, wodurch zwei teilbare Dichtungskammern (23, 24) gebildet werden.

2. Ringtrennkolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die radial freien Enden der Begrenzungsflächen (19, 20, 21, 22) der topfförmigen Teile (5, 6) mit dem Innenrohr (15) und/oder dem Außenrohr (16) einen Ringspalt (9) bilden.

3. Ringtrennkolben nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß am inneren topfförmigen Teil (5) die zylindrische Anlagefläche (18) für die mit dem Außenrohr (16) zusammenwirkende Dichtung (8) denselben Durchmesser aufweist, wie deren Verbindungsfläche (25) mit dem äußeren topfförmigen Teil (6).

4. Ringtrennkolben nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung der beiden topfförmigen Teile (5, 6) als Preßsitz oder als formschlüssige Verbindung, beispielsweise als Rastverbindung ausgebildet ist.

5. Ringtrennkolben nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden topfförmigen Teile (5, 6) vorzugsweise als aus Stahlblech be stehende Stanz- und Prägeteile gebildet sind.

6. Ringtrennkolben nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Führungsring (10) form- oder kraftschlüssig mit dem äußeren topfförmigen Teil (6) verbunden ist.

7. Ringtrennkolben nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Führungsring (10) durch eine ringförmige Folie gebildet ist, die auf das äußere topfförmige Teil (6) aufgeschrumpft ist.

8. Ringtrennkolben nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Führungsring (10) durch ein geschlitztes Führungsband gebildet ist, das aus einem gleitfähigen Kunststoff besteht.

9. Ringtrennkolben nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß vorzugsweise die mit dem Außenrohr zusammenwirkende Dichtung (8) aus einem gummielastischen Ring (11) und einem wenig elastischen Kunst stoffring (12) gebildet ist, der auf der Innenfläche des Außenrohrs (16) gleitet.

10. Ringtrennkolben nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das äußere topfförmige Teil (6) im Bereich der inneren Dichtung (7) mit einem Absatz (14) versehen ist, der einem zylindrischen Abschnitt aufweist und die radial verlaufende Begrenzungsfläche (21) an seinem Ende trägt.