DE19924534C2 - Kolbenstangendichtungsvorrichtung für Zylinder-Baugruppe - Google Patents

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Dichtungsvorrichtung zur Abdichtung gegen eine Kolbenstange in einer Zylinder- Baugruppe, wie zum Beispiel in einem Hydraulikzylinder zur Einstellung einer Fahrzeughöhe, einem hydraulischem Stoßdämpfer, usw..

Bei einer herkömmlichen Zylinder-Baugruppe erstreckt sich eine Kolbenstange aus einem Inneren eines Zylinders nach außen und wird durch eine im Zylinder vorgesehene Kolbenstangenführung verschiebbar gehalten. Zur Abdichtung eines Spaltes zwischen der Kolbenstange und der Kolbenstangenführung sind in vielen Fällen eine doppelte Dichtungsvorrichtung und eine Öldichtung in Richtung der Achse der Kolbenstange angeordnet. Die doppelte Dichtungsvorrichtung umfaßt eine Kolbenstangendichtung, die mit der Kolbenstange im Eingriff steht, sowie einen Stützring, der radial auswärts von der Kolbenstangendichtung vorgesehen ist, um die Kolbenstangendichtung auf die Kolbenstange zu vorzuspannen. Mittels der Öldichtung wird gänzlich verhindert, daß ein Fluid, das aus einem Bereich zwischen der Kolbenstange und der Kolbenstangendichtung ausgetreten ist, nach außen austritt.

Eine doppelte Dichtung zeigt beispielsweise die DE 36 06 011 A1. Bei dem zugehörigen Kolbenstangendichtring aus zähelastischem oder elastisch-plastischem Kunststoff oder aus Elastomerwerkstoff ist die an den niederdruckseitigen Gehäusespalt angrenzende Zone so gestaltet, dass bei hohem Druck des abzudichtenden Fluids die Extrusion des Dichtrings in den Gehäusespalt verhindert oder verzögert wird.

Auch die DE 36 16 689 C1 zeigt eine doppelte Dichtungsvorrichtung, bestehend aus einem winkelförmigen Dichtring aus Kunststoff und einem Elastomer-Spannring als Nebenabdichtung. Die Dichtkantenebene des Dichtrings befindet sich nahe der niederdruckseitigen Anlagefläche des Spannrings, und aufgrund der axialen Lage der Dichtkante erfährt die Dichtkante eine dichtungstechnisch notwendige, minimale Anpressung, wodurch die Reibung bei bewegter Welle minimal wird.

Wenn bei der doppelten Dichtungsvorrichtung infolge der Einwirkung des Drucks des Fluids eine axiale Kompression des Stützrings stattfindet, weitet sich der Stützring in radialer Richtung und drückt die Kolbenstangendichtung gegen die Kolbenstange. Um das Aufbringen einer übermäßig hohen Kraft auf die Kolbenstangendichtung zu verhindern, ist zwischen der Kolbenstangendichtung und dem Stützring eine kurze Trennwand vorgesehen. Wenn bei der doppelten Dichtungsvorrichtung, bei der die oben erwähnte Trennwand vorgesehen ist, die Kolbenstangendichtung infolge der Einwirkung des Drucks des Fluids eine axiale Kraft aufnimmt, übt die Kolbenstangendichtung jedoch in einer unerwünschten Weise eine Kraft auf die Kolbenstange aus, was durch einen Maßfehler bei der Herstellung und eine Wärmeverformung der Trennwand und der Kolbenstangendichtung verursacht wird.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung ist im Hinblick auf das oben gesagte gemacht worden. Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Kolbenstangendichtungsvorrichtung für eine Zylinder-Baugruppe bereitzustellen, die, was eine Berührungsfläche zwischen einer Kolbenstangendichtung und einer Kolbenstange angeht, immer eine ideale Berührungsflächen-Druckverteilung erzielen kann, ohne daß sie durch einen Maßfehler und einen Unterschied bei der Wärmedehnung beeinflußt wird. Bei der Kolbenstangendichtungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung kann nicht nur eine stabile Dichtleistung sichergestellt werden, sondern es kann auch die verschleißbedingte Lebensdauer der Kolbenstangendichtung verlängert werden.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Kolbenstangendichtungsvorrichtung zum Abdichten eines Spaltes zwischen einer Kolbenstange und einer Kolbenstangenführung bereitgestellt. Die Kolbenstangenführung ist angepaßt, um eine Verschiebebewegung der Kolbenstange zu führen, und definiert eine Niederdruckseite und eine Hochdruckseite. Die Kolbenstangendichtungsvorrichtung ist in der Kolbenstangenführung vorgesehen und umfaßt eine doppelte Dichtung, die innerhalb einer auf einer inneren Umfangsfläche der Kolbenstangenführung ausgebildeten Ringnut vorgesehen ist. Die doppelte Dichtung schließt eine Kolbenstangendichtung ein, die mit der Kolbenstange in Gleitberührung steht, sowie einen Stützring, der die Kolbenstangendichtung elastisch auf die Kolbenstange zu vorspannt. Die Kolbenstangendichtung weist einen auf ihrer äußeren Umfangsfläche ausgebildeten stufenförmigen Teil auf. Die Kolbenstangendichtungsvorrichtung umfaßt auch eine Trennwand, die sich von einer Dichtungsauflagefläche auf der Niederdruckseite der Ringnut in Richtung einer Dichtungsauflagefläche auf der Hochdruckseite der Ringnut erstreckt und im stufenförmigen Teil der Kolbenstangendichtung aufgenommen wird, so daß die Kolbenstangendichtung und der Stützring durch die Trennwand teilweise voneinander getrennt werden. Die Trennwand weist eine erste Stoßfläche auf, und der stufenförmige Teil der Kolbenstangendichtung weist eine zweite Stoßfläche auf, und die erste Stoßfläche und die zweite Stoßfläche liegen sich axial gegenüber. Mindestens eine aus der ersten Stoßfläche und der zweiten Stoßfläche ausgewählte Stoßfläche schließt einen Eingriffsvorsprung ein, zum Eingriff mit der ersten Stoßfläche oder der zweiten Stoßfläche, je nachdem, welche dem Eingriffsvorsprung axial gegenüberliegt.

Wenn bei der oben erwähnten Kolbenstangendichtungsvorrichtung von der Hochdruckseite aus auf die Kolbenstangendichtung eine Kraft aufgebracht wird, kann sich die Kolbenstangendichtung verformen, so daß der Eingriffsvorsprung eine radiale Bewegung der Kolbenstangendichtung begrenzt.

Die vorangehend genannten und andere Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung und den beigefügten Patentansprüchen in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen ersichtlich.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist eine Querschnittsansicht, die eine Anordnung einer Kolbenstangendichtungsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.

Fig. 2 ist eine Querschnittsansicht, die eine Anordnung eines abgewandelten Beispiels der Kolbenstangendichtungsvorrichtung aus Fig. 1 zeigt.

Fig. 3 ist eine Querschnittsansicht, die eine Anordnung einer Kolbenstangendichtungsvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.

Fig. 4 ist eine Querschnittsansicht, die eine Anordnung eines abgewandelten Beispiels der Kolbenstangendichtungsvorrichtung aus Fig. 3 zeigt.

Fig. 5 ist eine Querschnittsansicht, die eine Anordnung einer Kolbenstangendichtungsvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.

Fig. 6 ist eine Querschnittsansicht, die eine Gesamtanordnung eines Beispiels einer herkömmlichen Kolbenstangendichtungsvorrichtung zeigt.

Fig. 7 ist eine Querschnittsansicht, die eine Anordnung eines anderen Beispiels der herkömmlichen Kolbenstangendichtungsvorrichtung zeigt.

Die Fig. 8A und 8B sind Querschnittsansichten, die Probleme erläutern, welche die herkömmliche Kolbenstangendichtungsvorrichtung aus Fig. 7 begleiten.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Bevor Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung erläutert werden, wird zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung die Technik erläutert, die im Hinblick auf die vorliegende Erfindung als nächstkommender Stand der Technik angesehen wird.

Zum Beispiel ist bei einem Hydraulikzylinder zum Verstellen einer Fahrzeughöhe, wie in Fig. 6 dargestellt, ein Kolben (nicht dargestellt) verschiebbar in einen Zylinder 1 eingepaßt, in dem ein Hydraulikfluid dicht eingeschlossen ist. Eine Kolbenstange 2, die ein mit dem Kolben verbundenes Ende aufweist, ist in einer Kolbenstangenführung 3 verschiebbar vorgesehen, die an einem offenen Endteil des Zylinders 1 angebracht ist, so daß sich das andere Ende der Kolbenstange 2 nach außen aus dem Zylinder 1 erstreckt. Der Zylinder 1 ist in einem äußeren Zylinder 4 mit einem verschlossenen Ende enthalten, und die Kolbenstangenführung 3 ist nicht nur angepaßt, um eine Verschiebebewegung der Kolbenstange 2 zu führen, sondern dient auch als Deckelelement zum Verschließen einer zwischen dem äußeren Zylinder 4 und dem Zylinder 1 gebildeten ringförmigen Kammer 5. Die Kolbenstangenführung 3 wird durch einen Arretierring 6 in Position gehalten, der mit einem offenen Endteil des äußeren Zylinders 4 im Gewindeeingriff steht. Ein Hydraulikfluidkanal (nicht dargestellt) ist in der Kolbenstange 2 ausgebildet. Das Hydraulikfluid wird durch äußere Hydraulikfluid-Zuführ-/Abführ-Einrichtungen (nicht dargestellt) und den Hydraulikfluidkanal zum Zylinder 1 zugeführt und aus diesem abgeführt. Die Kolbenstange 2 bewegt sich entsprechend dem Strom des Hydraulikfluids vor oder zurück, wodurch die Fahrzeughöhe verstellt wird.

Bei einem Hydraulikzylinder dieser Art ist ein Spalt zwischen der Kolbenstange 2 und der Kolbenstangenführung 3 im Allgemeinen in zwei Stufen mittels einer doppelten Dichtung 8 und einer Öldichtung 9 abgedichtet. Die doppelte Dichtung 8 ist in einer Ringnut 7 vorgesehen, die auf einer inneren Umfangsfläche der Kolbenstangenführung 3 ausgebildet ist. Die Öldichtung 9 ist innerhalb des Arretierrings 6 vorgesehen. Die doppelte Dichtung 8 umfaßt eine Kolbenstangendichtung 10, die mit der Kolbenstange 2 in Gleitberührung steht, sowie einen Stützring (O-Ring) 11, der die Kolbenstangendichtung 8 auf die Kolbenstange 2 zu elastisch vorspannt. Als Material für die Kolbenstangendichtung 10 wird ein Material verwendet, das unter dem Gesichtspunkt der Gleiteigenschaften ein ausgezeichnetes Gleitvermögen aufweist, zum Beispiel ein Fluorkunststoff. Entsprechend einem Anstieg des Hydraulikdrucks in einer Zylinderkammer 12 tritt das Hydraulikfluid in einer kleinen Menge aus einem Bereich zwischen der Kolbenstangendichtung 10 und der Kolbenstange 2 aus. Die Öldichtung 9 besteht aus Gummi mit einem guten Dichtvermögen. Infolge des Vorhandenseins der Öldichtung 9 tritt das Hydraulikfluid, das aus dem Bereich zwischen der Kolbenstangendichtung 10 und der Kolbenstange 2 ausgetreten ist, nicht nach außen aus, sondern wird vorübergehend in einem Ölsumpf 13 zwischen der doppelten Dichtung 8 und der Öldichtung 9 zurückgehalten und fließt dann durch einen in der Kolbenstangenführung 3 ausgebildeten Hydraulikfluidkanal 14 in die Ringkammer (Ablaßkammer) 5.

Bei dem wie oben erwähnt angeordneten Hydraulikzylinder wird der Stützring 11 infolge einer Druckdifferenz zwischen der Zylinderkammer 12 auf der Hochdruckseite und dem Ölsumpf 13 auf der Niederdruckseite nach oben bewegt. Wenn die Druckdifferenz zwischen der Zylinderkammer 12 und dem Ölsumpf 13 ein bestimmtes Niveau übersteigt, wird der Stützring 11 in der Ringnut 7 mit großer Kraft gegen eine niederdruckseitige Dichtungsauflagefläche 3a (Fig. 7) der Kolbenstangenführung 3 gedrückt, so daß der Stützring 11 zusammengedrückt wird und die Kolbenstangendichtung 10 mit großer Kraft gegen die Kolbenstange 2 drückt. Folglich nimmt der Reibungswiderstand zwischen der Kolbenstangendichtung 10 und der Kolbenstange 2 zu. Dies verhindert eine reibungslose Bewegung der Kolbenstange 2, was zu einer schlechten Laufeigenschaft führt. Weiter nimmt das Ausmaß des Verschleisses an der Kolbenstangendichtung 10 zu, so daß die Menge des aus der Zylinderkammer 12 in Richtung des Ölsumpfs 13 austretenden Hydraulikfluids unerwünscht groß wird.

Bei einem hydraulischen Stoßdämpfer wird ebenso wie im Fall des Hydraulikzylinders zur Verstellung einer Fahrzeughöhe eine doppelte Dichtung verwendet, wie beispielsweise die oben erwähnte doppelte Dichtung 8, die die Kolbenstangendichtung 10 und den Stützring 11 umfaßt. Ein derartiger hydraulischer Stoßdämpfer weist dieselben Probleme auf, wie oben in Verbindung mit dem Hydraulikzylinder zur Verstellung einer Fahrzeughöhe erwähnt. Es sollte angemerkt werden, daß beim hydraulischen Stoßdämpfer die um den Zylinder 1 herum ausgebildete ringförmige Kammer 5 als Speicher dient.

Als Gegenmaßnahme für die oben erwähnten Probleme offenbart die Japanische Patentanmeldungs-Veröffentlichung (Kokai) Nr. 10-54436 eine Dichtungsanordnung, die wie in Fig. 7 dargestellt angeordnet ist. Bei dieser Anordnung ist auf einer äußeren Umfangsfläche eines vorderen Endteils auf der Niederdruckseite der Kolbenstangendichtung 10 ein stufenförmiger Teil 15 ausgebildet. Die Kolbenstangenführung 3 umfaßt zwei Elemente, nämlich einen Führungskörper 16 und ein Deckelelement 17. Weiter erstreckt sich eine ringförmige Trennwand 18 aus dem Deckelelement 17 und wird im stufenförmigen Teil 15 aufgenommen. Wenn die Druckdifferenz zwischen der Zylinderkammer 12 (der Hochdruckseite) und dem Ölsumpf 13 (der Niederdruckseite) groß wird, und der Stützring 11 die Kolbenstangendichtung 10 mit großer Kraft auf die Kolbenstange 2 zu vorspannt, teilen sich durch diese Anordnung die Trennwand 18 der Kolbenstangenführung 3 und die Kolbenstangendichtung 10 die Kraft vom Stützring 11. Folglich wird die Kolbenstangendichtung 10 nicht mit großer Kraft gegen die Kolbenstange 2 gedrückt.

Ein auf der linken Seite der Fig. 7 dargestelltes Diagramm zeigt eine ideale Berührungsflächen-Druckverteilung, was eine Berührungsfläche zwischen der Kolbenstangendichtung 10 und der Kolbenstange 2 angeht. Wie im Diagramm dargestellt, ist es wünschenswert, daß die Berührungsflächen-Druckverteilung, was die Berührungsfläche zwischen der Kolbenstangendichtung 10 und der Kolbenstange 2 angeht (nachfolgend häufig einfach als die "Berührungsflächen-Druckverteilung" bezeichnet), durch eine sanfte Kurve ausgedrückt wird, die anzeigt, daß die Flächenpressung in der Nähe eines Berührungsendpunktes A auf der Hochdruckseite am höchsten und in der Nähe eines Berührungsendpunktes B auf der Niederdruckseite am niedrigsten ist. Wenn die Berührungsflächen-Druckverteilung erzielt wird, wie im Diagramm in Fig. 7 dargestellt, ist die Menge des aus der Zylinderkammer 12 in Richtung des Ölsumpfs 13 austretenden Hydraulikfluids äußerst klein, so daß eine gewünschte Dichtungsleistung sichergestellt werden kann.

Jedoch ist die in der Kokai Nr. 10-54436 offenbarte Dichtungsanordnung nachteilig, wie unten erläutert wird.

Die Fig. 8A und 8B sind erläuternde Ansichten, die Probleme erläutern, welche die oben erwähnte Dichtungsanordnung begleiten. Bei der Dichtungsanordnung wird in einem montierten Zustand infolge von Maßtoleranzen bei der Kolbenstangendichtung 10 und dem Deckelelement 17 der Kolbenstangenführung 3 wahrscheinlich ein kleiner Spalt δ1 zwischen einer stufenförmigen Oberfläche 15a im stufenförmigen Teil 15 der Kolbenstangendichtung 10 und einer distalen Stirnfläche 18a der Trennwand 18, das heißt zwischen Stoßflächen der Kolbenstangendichtung 10 und der Trennwand 18 (Fig. 8A), oder ein kleiner Spalt δ2 zwischen einer vorderen Stirnfläche 10a der Kolbenstangendichtung 10 und der niederdruckseitigen Dichtungsauflagefläche 3a der Kolbenstangenführung 3 (Fig. 8B) gebildet. Selbst wenn bei der Dichtungsanordnung in einem montierten Zustand keine Spalte, wie die oben erwähnten Spalte δ1 und δ2, vorhanden sind, wird infolge eines großen Unterschiedes des Koeffizienten der linearen Wärmedehnung zwischen der aus Fluorkunststoff bestehenden Kolbenstangendichtung 10 und der aus Stahl bestehenden Kolbenstangenführung 3 entsprechend einem Temperaturanstieg, der zum Beispiel durch Reibungswärme verursacht wird, die während des Gebrauchs erzeugt wird, der Spalt δ1 oder δ2 gebildet.

Wenn zwischen den Stoßflächen der Kolbenstangendichtung 10 und der Trennwand 18 der Spalt δ1 gebildet wird, wie in Fig. 8A dargestellt, wird wegen der oben erwähnten Druckdifferenz zwischen der Hochdruckseite und der Niederdruckseite der vordere Endteil der Kolbenstangendichtung 10 mit großer Kraft gegen die niederdruckseitige Dichtungsauflagefläche 3a der Kolbenstangenführung 3 gedrückt. Folglich wird der vordere Endteil der Kolbenstangendichtung 10 niedergedrückt, und die Berührungsflächen-Druckverteilung wird in einem Zustand erhalten, wie in einem Diagramm auf der linken Seite der Fig. 8A dargestellt, in dem die Flächenpressung in der Nähe des Berührungsendpunktes A auf der Hochdruckseite niedrig wird, während in der Nähe des Berührungsendpunktes B auf der Niederdruckseite die Flächenpressung hoch wird. Somit wird die Berührungsflächen-Druckverteilung stark gegenüber der oben erwähnten Idealkurve verschoben. In diesem Fall tritt eine Beeinträchtigung der Dichtungsleistung auf, und die Menge des aus der Zylinderkammer 12 in Richtung des Ölsumpfs 13 austretenden Hydraulikfluids wird groß.

Wenn auf der anderen Seite zwischen der vorderen Stirnfläche 10a der Kolbenstangendichtung 10 und der niederdruckseitigen Dichtungsauflagefläche 3a der Kolbenstangenführung 3 der Spalt δ2 gebildet wird, wie in Fig. 8B dargestellt, wirkt ein Moment in einer Richtung auf die Kolbenstangendichtung 10 ein, das eine radiale Einwärtsbewegung seines hinteren Endteils (der Hochdruckseite) bewirkt. Daher verformt sich die Kolbenstangendichtung 10, so daß sich der hintere Endteil der Kolbenstangendichtung 10 radial nach innen bewegt. Folglich wird die Berührungsflächen-Druckverteilung in einem Zustand erhalten, wie in einem Diagramm auf der linken Seite der Fig. 8B dargestellt, in dem die Flächenpressung in der Nähe des Berührungsendpunktes A auf der Hochdruckseite extrem hoch wird. Somit wird die Berührungsflächen-Druckverteilung stark gegenüber der oben erwähnten Idealkurve verschoben, und der Verschleiß an der Kolbenstangendichtung 10 schreitet merklich fort.

Nachfolgend werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben.

Fig. 1 zeigt eine Kolbenstangendichtungsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die bei dem in Fig. 6 dargestellten Hydraulikzylinder Anwendung findet. Eine grundlegende Bauweise der Kolbenstangendichtungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung ist im Wesentlichen dieselbe wie diejenige der Dichtungsanordnung der Fig. 7. Daher werden bei den unten erwähnten Ausführungsformen dieselben Elemente oder Teile, wie diejenigen, die in Fig. 7 dargestellt sind, mit denselben Bezugsziffern und Bezugszeichen bezeichnet.

Bei der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung liegt ein charakteristisches Merkmal der Kolbenstangendichtungsvorrichtung darin, daß im Deckelelement 17 der Kolbenstangenführung 3 ein Vorsprung (Eingriffsvorsprung) 20 ausgebildet ist und sich auf der distalen Stirnfläche 18a der Trennwand 18 in deren Umfangsrichtung erstreckt, so daß der Vorsprung 20 gegen einen Teil der stufenförmigen Oberfläche 15a in dem in der Kolbenstangendichtung 10 ausgebildeten stufenförmigen Teil 15 anstößt (mit dieser in Eingriff tritt). Bei dieser Ausführungsform hat der Vorsprung 20 einen halbkreisförmigen Querschnitt, und die Breite eines Fußteils des Vorsprungs 20 wird so festgelegt, daß sie im Vergleich zur Breite der distalen Stirnfläche 18a der Trennwand 18 ausreichend klein ist. Es sollte angemerkt werden, daß der Vorsprung 20 durchgehend oder unterbrochen ausgebildet werden kann, solange er sich in Umfangsrichtung erstreckt. Die Tiefe des stufenförmigen Teils 15 der Kolbenstangendichtung 10 wird so festgelegt, daß wenn der Vorsprung 20 gegen die stufenförmige Oberfläche 15a anstößt, sich die vordere Stirnfläche 10a der Kolbenstangendichtung 10 leicht in Berührung mit oder leicht im Abstand von der niederdruckseitigen Dichtungsauflagefläche 3a der Kolbenstangenführung 3 befindet.

Wenn bei der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Druckdifferenz zwischen der Zylinderkammer 12 auf der Hochdruckseite und dem Ölsumpf 13 auf der Niederdruckseite in Fig. 6 groß wird, wird die Kolbenstangendichtung 10 mit großer Kraft in Richtung des Deckelelements 17 der Kolbenstangenführung 3 (in Richtung der niederdruckseitigen Dichtungsauflagefläche 3a) gedrückt und wird zusammengedrückt. Veranschaulichend gesagt, drückt sich der auf der distalen Stirnfläche 18a der Trennwand 18 ausgebildete Vorsprung 20 in die stufenförmige Oberfläche 15a der Kolbenstangendichtung 10 ein, wie in Fig. 1 dargestellt, so daß sich die Kolbenstangendichtung 10 um eine dem Eindruck des Vorsprungs 20 entsprechende Strecke in Richtung der Niederdruckseite vorwärtsbewegt und der vordere Endteil der Kolbenstangendichtung 10 gegen die niederdruckseitige Dichtungsauflagefläche 3a der Kolbenstangenführung 3 gedrückt wird. Das heißt, die auf die Kolbenstangendichtung 10 aufgebrachte Kraft wird auf zwei Stellen verteilt, nämlich den in Berührung mit dem Vorsprung 20 befindlichen Teil der Kolbenstangendichtung 10, d. h. die Stoßfläche der Kolbenstangendichtung 10 gegen die Trennwand 18, und den in Berührung mit der niederdruckseitigen Dichtungsauflagefläche 3a der Kolbenstangenführung 3 befindlichen Teil der Kolbenstangendichtung 10. Folglich wird der vordere Endteil der Kolbenstangendichtung 10 nicht merklich niedergedrückt, wie in Fig. 8A dargestellt. Weiter wird eine Verformung der Kolbenstangendichtung 10 als Ganzes, wie in Fig. 8B dargestellt, so daß sich der hintere Endteil radial nach innen bewegt, d. h. eine radiale Bewegung der Kolbenstangendichtung 10, begrenzt. Das heißt, wie in einem Diagramm auf der linken Seite der Fig. 1 dargestellt, es wird die Berührungsflächen-Druckverteilung, was die Berührungsfläche zwischen der Kolbenstangendichtung 10 und der Kolbenstange 2 angeht, in einem Idealzustand erhalten, der durch eine sanfte Kurve ausgedrückt wird, die anzeigt, daß die Flächenpressung in der Nähe des Berührungsendpunktes A auf der Hochdruckseite am höchsten und in der Nähe des Berührungsendpunkts B auf der Niederdruckseite am niedrigsten ist.

Bei der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann der Vorsprung 20 statt auf der distalen Stirnfläche 18a der Trennwand 18 auf der stufenförmigen Oberfläche 15a der Kolbenstangendichtung 10 ausgebildet sein, wie in Fig. 2 dargestellt. Wenn in diesem Fall die Druckdifferenz zwischen der Hochdruckseite und der Niederdruckseite groß wird, wird der Vorsprung 20 der Kolbenstangendichtung 10 mit großer Kraft gegen die distale Stirnfläche 18a der Trennwand 18 gedrückt und verformt sich. Wie im Fall des auf der distalen Stirnfläche 18a der Trennwand 18 ausgebildeten Vorsprungs 20 bewegt sich folglich die Kolbenstangendichtung 10 in Richtung der Niederdruckseite vorwärts, und der vordere Endteil der Kolbenstangendichtung 10 wird gegen die niederdruckseitige Dichtungsauflagefläche 3a gedrückt. Somit wird wie im Fall des auf der distalen Stirnfläche 18a der Trennwand 18 ausgebildeten Vorsprungs 20 die auf die Kolbenstangendichtung 10 aufgebrachte Kraft auf zwei Stellen verteilt, nämlich die Stoßfläche der Kolbenstangendichtung 10 gegen die Trennwand 18 und den in Berührung mit der niederdruckseitigen Dichtungsauflagefläche 3a der Kolbenstangenführung 3 befindlichen Teil der Kolbenstangendichtung 10. Weiter wird eine radiale Bewegung der Kolbenstangendichtung 10 infolge der Reibung zwischen dem Vorsprung 20 und der distalen Stirnfläche 18a begrenzt. Die Berührungsflächen- Druckverteilung wird im Idealzustand erhalten, wie in einem Diagramm auf der linken Seite der Fig. 2 dargestellt.

Fig. 3 zeigt eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Bei einer Kolbenstangendichtungsvorrichtung der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist bei dem Deckelelement 17 der Kolbenstangenführung 3 die distale Stirnfläche der Trennwand 18 zu einer radial geneigten Oberfläche 21 geformt, so daß ein Rand (Eingriffsvorsprung) 21a der schrägen Oberfläche 21 gegen einen Teil der stufenförmigen Oberfläche 15a in dem in der Kolbenstangendichtung 10 ausgebildeten stufenförmigen Teil 15 anstößt. In diesem Fall wird bevorzugt, daß die schräge Oberfläche 21 in Richtung einer äußeren Umfangsfläche der Trennwand 18 nach unten zu geneigt ist, so daß ein äußerer Umfangsteil des Randes 21a der schrägen Oberfläche 21 mit einem Teil der stufenförmigen Oberfläche 15a der Kolbenstangendichtung 10 in Berührung tritt.

Wenn bei der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Druckdifferenz zwischen der Hochdruckseite und der Niederdruckseite groß wird, drückt sich der Rand 21a der in der Trennwand 18 ausgebildeten schrägen Oberfläche 21 in die stufenförmige Oberfläche 15a der Kolbenstangendichtung 10 ein, so daß sich wie im Fall der ersten Ausführungsform die Kolbenstangendichtung 10 in Richtung der Niederdruckseite bewegt und der vordere Endteil der Kolbenstangendichtung 10 gegen die niederdruckseitige Dichtungsauflagefläche 3a der Kolbenstangenführung 3 gedrückt wird. Somit wird die auf die Kolbenstangendichtung 10 aufgebrachte Kraft auf zwei Stellen verteilt, nämlich die Stoßfläche der Kolbenstangendichtung 10 gegen die Trennwand 18 und den in Berührung mit der niederdruckseitigen Dichtungsauflagefläche 3a der Kolbenstangenführung 3 befindlichen Teil der Kolbenstangendichtung 10. Weiter wird eine radiale Bewegung der Kolbenstangendichtung 10 begrenzt. Wie in einem Diagramm auf der linken Seite der Fig. 3 dargestellt, wird daher die Berührungsflächen-Druckverteilung im Idealzustand erhalten.

Bei der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann statt der distalen Stirnfläche der Trennwand 18 die stufenförmige Oberfläche 15a der Kolbenstangendichtung 10 zu der schrägen Oberfläche 21 geformt werden, wie in Fig. 4 dargestellt. In diesem Fall wird bevorzugt, daß die schräge Oberfläche 21 in Richtung der äußeren Umfangsfläche der Kolbenstangendichtung 10 nach oben zu geneigt ist. Wenn die Druckdifferenz zwischen der Hochdruckseite und der Niederdruckseite groß wird, wird durch diese Anordnung der Rand 21a der schrägen Oberfläche 21 der Kolbenstangendichtung 10 mit großer Kraft gegen die distale Stirnfläche 18a der Trennwand 18 gedrückt und verformt sich. Wie im Fall der in der Trennwand 18 ausgebildeten schrägen Oberfläche 21 bewegt sich die Kolbenstangendichtung 10 folglich in Richtung der Niederdruckseite und der vordere Endteil der Kolbenstangendichtung 10 wird gegen die niederdruckseitige Dichtungsauflagefläche 3a gedrückt. Wie im Fall der in der Trennwand 18 ausgebildeten schrägen Oberfläche 21 wird somit die auf die Kolbenstangendichtung 10 aufgebrachte Kraft auf zwei Stellen verteilt, nämlich die Stoßfläche der Kolbenstangendichtung 10 gegen die Trennwand 18 und den in Berührung mit der niederdruckseitigen Dichtungsauflagefläche 3a der Kolbenstangenführung 3 befindlichen Teil der Kolbenstangendichtung 10. Weiter wird die radiale Bewegung der Kolbenstangendichtung 10 begrenzt. Daher wird die Berührungsflächen-Druckverteilung im Idealzustand erhalten, wie in einem Diagramm auf der linken Seite der Fig. 4 dargestellt.

Fig. 5 zeigt eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Bei einer Kolbenstangendichtungsvorrichtung der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist im Deckelelement 17 der Kolbenstangenführung 3 ein ringförmiger Vorsprung (Eingriffsvorsprung) 22 ausgebildet und erstreckt sich auf der distalen Stirnfläche 18a der Trennwand 18 in deren Umfangsrichtung, und auf der stufenförmigen Oberfläche 15a in dem in der Kolbenstangendichtung 10 ausgebildeten stufenförmigen Teil 15 ist eine Nut 23 ausgebildet, die angepaßt ist, um den Vorsprung 22 darin einzupassen. Durch Einpassen des Vorsprungs 22 in die Nut 23 werden die Trennwand 18 und die Kolbenstangendichtung 10 am Boden der Nut 23 miteinander in Eingriff gebracht. Bei dieser Ausführungsform wird die Tiefe des stufenförmigen Teils 15 der Kolbenstangendichtung 10 so festgelegt, daß der vordere Endteil der Kolbenstangendichtung 10 im Abstand von der niederdruckseitigen Dichtungsauflagefläche 3a der Kolbenstangenführung 3 angeordnet ist.

Wenn bei der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Druckdifferenz zwischen der Hochdruckseite und der Niederdruckseite groß wird, und, wie in Fig. 8B dargestellt, auf die Kolbenstangendichtung 10 ein Moment in der Richtung einwirkt, so daß eine radiale Einwärtsbewegung des hinteren Endteils der Kolbenstangendichtung 10 bewirkt wird, treten jeweilige Seitenflächen des Vorsprungs 22 und der Nut 23 miteinander in Berührung, wodurch die radiale Bewegung der Kolbenstangendichtung 10 begrenzt wird. Das heißt, eine allgemeine Verformung der Kolbenstangendichtung 10 wird unterdrückt. Folglich wird die Berührungsflächen- Druckverteilung im Idealzustand erhalten, wie in einem Diagramm auf der linken Seite der Fig. 5 dargestellt.

Bei der dritten Ausführungsform können der Vorsprung 22 und die Nut 23 so angeordnet sein, daß der Vorsprung 22 auf der stufenförmigen Oberfläche 15a der Kolbenstangendichtung 10 ausgebildet ist, und die Nut 23 auf der distalen Stirnfläche 18a der Trennwand 18 ausgebildet ist. In diesem Fall können dieselben Wirkungen erzielt werden, wie diejenigen in dem Fall, wo der Vorsprung 22 auf der distalen Stirnfläche 18a ausgebildet ist, und die Nut 23 auf der stufenförmigen Oberfläche 15a ausgebildet ist.

Wie oben beschrieben worden ist, wird bei der Kolbenstangendichtungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung ein Eingriffsvorsprung auf mindestens einer Stoßfläche ausgebildet, die aus einer Stoßfläche der Trennwand der Kolbenstangenführung und einer der Stoßfläche der Trennwand axial gegenüberliegenden Stoßfläche des stufenförmigen Teils der Kolbenstangendichtung ausgewählt wird. Der Eingriffsvorsprung ist angepaßt, um mit der dem Eingriffsteil axial gegenüberliegenden Stoßfläche in Eingriff zu treten. Daher kann die Berührungsflächen-Druckverteilung, was eine Berührungsfläche zwischen der Kolbenstangendichtung und der Kolbenstange angeht, immer in einem Idealzustand erhalten werden. Durch diese Anordnung kann nicht nur eine gleichbleibende Dichtleistung sichergestellt werden, sondern es kann auch die verschleißbedingte Lebensdauer der Kolbenstangendichtung bis auf ein maximales Maß verlängert werden. Weiter ist es kein Erfordernis, daß die vordere Stirnfläche der Kolbenstangendichtung und die niederdruckseitige Dichtungsauflagefläche der Kolbenstangenführung miteinander in Berührung stehen, so daß es nicht notwendig ist, diese Oberflächen der Kolbenstangendichtung und der Kolbenstangenführung mit hoher Genauigkeit auszubilden, was zu einer Verringerung der Herstellungskosten führt.

Claims (6)

1. Kolbenstangendichtungsvorrichtung zum Abdichten eines Spaltes zwischen einer Kolbenstange (2) und einer Kolbenstangenführung (3), wobei die Kolbenstangenführung (3) angepaßt ist, um eine Verschiebebewegung der Kolbenstange (2) zu führen, und eine Niederdruckseite und eine Hochdruckseite definiert, wobei die Kolbenstangendichtungsvorrichtung in der Kolbenstangenführung (3) vorgesehen ist und umfaßt:
eine doppelte Dichtung (8), die innerhalb einer auf einer inneren Umfangsfläche der Kolbenstangenführung (3) ausgebildeten Ringnut (7) vorgesehen ist, wobei die doppelte Dichtung (8) eine Kolbenstangendichtung (10), die mit der Kolbenstange (2) in Gleitberührung steht, und einen Stützring (11) einschließt, der die Kolbenstangendichtung (10) auf die Kolbenstange (2) zu elastisch vorspannt, wobei die Kolbenstangendichtung (10) einen auf ihrer äußeren Umfangsfläche ausgebildeten stufenförmigen Teil (15) aufweist; und
eine Trennwand (18), die sich aus einer Dichtungsauflagefläche (3a) auf der Niederdruckseite der Ringnut (7) in Richtung einer Dichtungsauflagefläche auf der Hochdruckseite der Ringnut (7) erstreckt und im stufenförmigen Teil (15) der Kolbenstangendichtung (10) aufgenommen wird, so daß die Kolbenstangendichtung (10) und der Stützring (11) durch die Trennwand (18) teilweise voneinander getrennt sind, wobei die Trennwand (18) eine erste Stoßfläche (18a) aufweist, und der stufenförmige Teil (15) der Kolbenstangendichtung (10) eine zweite Stoßfläche (15a) aufweist, wobei sich die erste Stoßfläche (18a) und die zweite Stoßfläche (15sa) axial gegenüberliegen,
bei welcher mindestens eine aus der ersten Stoßfläche (18a) und der zweiten Stoßfläche (15a) ausgewählte Stoßfläche einen Eingriffsvorsprung (20) zum Eingriff mit der dem Eingriffsvorsprung (20) axial gegenüberliegenden ersten Stoßfläche (18a) oder zweiten Stoßfläche (15a) einschließt.

2. Kolbenstangendichtungsvorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher sich, wenn eine Kraft von der Hochdruckseite aus auf die Kolbenstangendichtung (10) aufgebracht wird, die Kolbenstangendichtung (10) verformt, so daß der Eingriffsvorsprung (20) eine radiale Bewegung der Kolbenstangendichtung (10) begrenzt.

3. Kolbenstangendichtungsvorrichtung nach Anspruch 2, bei welcher die besagte Kolbenstangendichtung (10) einen vorderen Endteil aufweist, der im Abstand von der Dichtungsauflagefläche (3a) der Niederdruckseite angeordnet ist, wenn die besagte Kolbenstangendichtung (10) nicht verformt ist.

4. Kolbenstangendichtungsvorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher der besagte Vorsprung (20) ein Vorsprung ist, der sich aus der besagten einen der ersten (18a) und zweiten Stoßfläche (15a) erstreckt.

5. Kolbenstangendichtungsvorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher die besagte eine der ersten (18a) und zweiten Stoßfläche (15a) geneigt ist, und der besagte Vorsprung (20) durch einen Umfangsrand (21a) der besagten einen der ersten (18a) und zweiten Stoßfläche (15a) definiert ist.

6. Hydraulischer Stoßdämpfer, umfassend eine Kolbenstangendichtungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche.