-
PATENT- UND GEBRAUCHSMUSTERHILFSANMELDUNG
-
D i c h t u n g f ür z y 1. in d r. i s. c h e. T. e i 1 e Die Erfindung
bezieht sich auf eine Dichtun'g für zylindrische Teile, insbesondere'für Kolbenstangen
von hydraulischen, pneumatischen oder hydropneumatischen Aggregaten wie Schwingungsdämpfer,
Gasfedern und hydropneumatische Federungen, wobei die Dichtung mindestens eine an
einer Kolbenstange anliegende Dichtlippe aus elastischem Material aufweist und mit
einem starren Stützring zu einer Dichtungseinheit verbunden und im Bereich des Stützringes
axial vorgespannt und abgedichtet ist, während eine Führung im Behälter des Aggregates
vorgesehen ist, die die Kolbenstange mit Spiel umgibt.
-
Derartige bekannte Lippendichtungen werden beispielsweise bei Schwingungsdämpfern
im Bereich des Außendurchmessers fest eingespannt. Die Dichtungen selbst besitzen
meist zwei Dichtlippen, wobei die dem Innenraum zugekehrte Dichtlippe die Aufgabe
hat, öl von der Kolbenstange abzustreifen und diese zum Innenraum hin abzudichten,
während die äußere Dicht lippe den auf der Kolbenstange befindlichen Schmutz zu
entfernen hat. Die Anpreßkraft jeder Dichtlippe ist dabei relativ-hoch, denn diese
müssen an der Kolbenstange exakt anliegen, auch wenn die Kolbenstange in radialer
Richtung durch äußere Kräfte ausgelenkt wird. Bei stärkerer seitlicher Auslenkung
der Kolbenstange vermögen jedoch die Dichtlippen nur bis zu einem gewissen Grad
zu folgen und heben anschließend von der Kolbenstange ab. Dies erfolgt insbesondere
bei tiefen Temperaturen relativ früh, da dann das Dichtungsmaterial steif ist. und
die Dichtlippen nicht mehr der Kolbenstangenauslenkung folgen können. Meist wird
die Anpreßkraft der Dichtlippe an der Kolbenstange durch eine zusätzliche, im Bereich
der Dichtlippe.angeordnete Wurmfeder erzielt, wodurch sich hohe Reibkräfte zwischen
Kolbenstange und Dicht lippe ergeben, die nicht nur einen komfortmindernden Einfluß
auf das Kraftfahrzeug haben, sondern
auch die Funktionsfähigkeit
der Dichtung infolge Verschleiß reduv zieren. So ist es beispielsweise durch das
DE-GM 7 705 770 Fekannt, zur Reibungsverinderung die Dichtlippe mit einem eingesetzten
Kleinstring zu ersetzen, wobei dieser Kleinstring aus einem speziellen Werkstoff
mit günstigem Gleit- und Reibungsverhalten besteht. Nachteilig bei dieser Ausführung
ist jedoch nach wie vor, daß seitliche Auslenkungen der Kolbenstange nicht ausreichend
auszugleichen sind. Insbesondere bei Schwingungsdämpfern, die Radfhrungskräfte aufzunehmen
haben, wie dies heute beispielsweise bei vielen Federbeinen der Fall ist, wirkt
eine stark einseitige Anpreßkraft des Dichtringes auf die Kolbenstange und die Gefahr
von Verschleiß und Undichtwerden solcher Kolbenstangendichtungen ist nach wie vor
gegeben.
-
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Dichtung zu schaffen,
die mit geringer Reibung zwischen Dichtung und abzudichtendem Teil arbeitet, seitliche
Auslenkungen des abzudichtenden Bauteiles aufnehmen kann und eine einwandfreie Dichtheit
in jeder Betriebsphase gewährleistet.
-
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß zur radial
beweglichen Aufnahme der Dichtungseinheit eine Ringnut vorgesehen ist, die mit dem
Außendurchmesser der Dichtungseinheit einen Ringspalt bildet, während ein die Kolbenstange
mit geringem Abstandsspiel umgebender Abstandsring im Bereich des inneren Durchmessers
des Stützringes angeordnet ist. Durch diese Aufnahme der Dichtungseinheit in der
Ringnut wird ermöglicht, daß sich die Dichtung in radialer Richtung in der Ringnut
bewegen kann und somit eine Auslenkung in radialer Richtung einer sich axial bewegenden
Kolbenstange oder einer sich drehenden Welle ohne Schwierigkeiten mitmacht. Um die
Dichtung zum zylindrischen Teil zu zentrieren; ist der Abstandsring vorgesehen,
welcher mit geringem Abstandsspiel das zylindrische Teil umgibt, so daß die Auslenkkräfte
über diesen Abstandsring auf die Dichtungseinheit übertragen werden. Damit wird
ein gleichmäßiges Anliegen der Dichtlippe über den gesamten Umfang. des abzudichtenden
zylindrischen Bauteiles erzielt. Die Anpreßkraft der Dichtlippe kann dadurch relativ
gering gehalten werden, wodurch auch die Reibkräfte niedrig sind.
-
Es wird somit auf einfache Weise eine optimale Lage der Dichtung zur
Kolbenstange bei jeder Temperatur und Aus lenkung geschaffen
wobei
die radial bewegliche Aufnahme der Dichtungseinheit nur einen geringen Bauraum erfordert.
-
Wie ein Merkmal der Erfindung zeigt, wird eine einfache Außenabdichtung
der Dichtungseinheit dadurch geschaffen, daß zwischen der dem Innenraum nächstgelegenen
Planfläche der Ringnut und der Planfläche des Stützringes ein elastisches Dichtelement
angeordnet ist. Dieses Dichtelement ist in axialer Richtung nur wenig vorgespannt
und gestattet so die radiale Bewegung der Dichtungseinheit. Um für diese Außenabdichtung
ein möglichst einfaches Dichtelement verwenden zu können, welches unter dem Innendruck
in einer vorbestimmten Position gehalten wird, ist erfindungsgemäß zur Aufnahme
des Dicht elementes die dem Innenraum nächstgelegene Planfläche der Ringnut mit
einer Formnut versehen. Entsprechend einem Merkmal der Erfindung weist diese Formnut
mindestens eine Schrägfläche auf, gegen welche das elastische Dichtelement unter
Einwirkung des Behälterinnendruckes gedrückt wird, Eine solche Schrägfläche bewirkt,
daß bei höherem Innendruck eine geringfügig größere Anpressung erzielt und damit.
eine einwandfreie Außenabdichtung gewährleistet wird.
-
Eine sehr einfache Außenabdichtung erhält man entsprechend der Erfindung
dadurch5 daß die Formnut im Querschnitt etwa ein Kreissegment bildet, dessen Radius
größer ist als der des als O-Ring ausgebildeten Dichtelementes, während die Tiefe
des Kreissegmentes kleiner ist als der Durchmesser des 0-Ringes.
-
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung wird erhalten,
indem der Stützring an seiner dem Innenraum zugekehrten Planfläche eine Dichtfläche
aus elastischem Material besitzt.
-
Merkmalsgemäß kann diese Dichtfläche mindestens einen ringförmigen
und in axialer Richtung verlaufenden Vorsprung aufweisen, wobei entsprechend einem
Merkmal der Erfindung diese ringförmigen Vorsprünge durch sägezahnförmige Wulste
gebildet werden.
-
Um ein leichtes radiales Gleiten wider Dichtungseinheit zu gewährleisten,
wird erfindungsgemäß zwischen der Dichtungseinheit und der dem Behälterinnenraum
abgewandten Planfläche eine Schicht aus gleitgünstigem Material angeordnet. Diese
Schicht kann beispielsweise durch Gleitlacke, die auf der Planfläche des Stützringes
und/oder
auf der Planfläche der Nut aufgebracht sind, gebildet werden. Wie die Erfindung
zeigt, kann die Schicht aus gleitgl'nstigem Material auf einfache Weise durch eine
Kunststoffscheibe gebildet sein. Es eignet sich hierzu insbesondere TEFLON, welches
günstige Gleiteigenschaften besitzt.
-
Zur einwandfreien Übertragung der Radialkräfte auf die Dichtungseinheit
ist der Abstandsring im Bereich des Innendurchmessers des Stützringes angeordnet.
Wie weitere Merkmals der Erfindung zeigen5 kann dieser Abstandsring einteilig mit
der Dicht lippe ausgebildet sein oder er wird als von der Dicht lippe getrenntes
Bauteil ausgeführt, welches auf dem starren Stützring im Bereich des inneren Durchmessers
angeordnet ist. Dadurch, daß zwischen Abstandsring und Kolbenstange ein geringes
Radialspiel besteht -etwa 0,05.,.0,2 mm -, wird eine einwandfreie Zentrierung und
eine sehr gleichmäßig über den Umfang verteilte Anpreßkraft der Dichtlippe gewährleistet.
Der Abstandsring selbst kann vorteilhafterweise durch einen Kunststoffring gebildet
sein oder durch einen Metallring mit gleitgünstiger Oberfläche.
-
Wie ein Merkmal der Erfindung zeigt, wird die Dichtungseinheit dadurch
gebildet, daß der Stützring im wesentlichen aus zwei Scheiben besteht, wobei jede
Scheibe mit einer Dichtlippe versehen ist und eine der Scheiben am inneren Durchmesser
den Abstandsring aufweist. Zur einwandfreien Zentrierung dieser beiden Scheiben
ist ein Zentrierbund vorgesehen, während die Trennfuge beispielsweise durch. Zusammenfügen
mittels eines Klebers abgedichtet ist.
-
An Hand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele
wird nachfolgend die Erfindung nooh ausführlicher erläutert. Es zeigt: Fig. 1 einen
Längsschnitt durch einen Zweirohr-Schwingungsdämpfer; Fig. 2 einen Ausschnitt des
Schwingungsdämpfers gem. Fig. 1 im Bereich der Kolbenstangendichtung,
Fig.
3 eine Dichtungseinheit, die sägezahnförmige Wulste zur Außenabdichtung besitzt;
Fig. 4 eine Dichtungseinheit, deren Stützring aus zwei Scheiben gebildet ist, und
Fig. 5 die Außenabdichtung der Dichtungseinheit mittels eines speziellen Dichtelementes.
-
Der in Fig. 1 gezeigte Schwingungsdämpfer besteht aus der Kolbenstange
1, die - verbunden mit dem Kolben - im flüssigkeitsgefüllten Zylinder 2 auf- und
abbeweglich geführt ist. Unter Bildung eines Ringraumes, der im oberen Bereich eine
Gasfüllung besitzt, ist der Zylinder 2 vom Behälter 3 umgeben. Am kolbenstangenaustrittsseitigen
Ende ist der Zylinder 2 im Behälter 3 durch die Kolbenstangenführung 4 zentriert
und axial verspannt. Diese Kolbenstangenführung 4 besitzt eine zentrale Bohrung,
in welcher die Kolbenstange 1 mit geringem Spiel geführt wird. Zwischen Kolbenstangenführung
4 und Nutscheibe 6 befindet sich die Behälterdichtung 5, die infolge axialer Verspannung
der Teile gegen die Innenwand des Behälters 3 gedrückt wird und dadurch die statische
Dichtung zum Innenraum hin bildet. Die Dichtungseinheit 10 ist im Bereich ihres
äußeren Durchmessers in.einer Ringnut angeordnet, wobei diese Ringnut durch die
Nutscheibe 6 und den L-förmig ausgebildeten Nutring 7 gebildet ist. Der Außendurchmesser
der Dichtungseinheit 10 ist kleiner als der Nutgrunddurchmesser, wodurch der Ringspalt
9 entsteht. Die Dichtungseinheit 10 besteht, wie dies insbesondere Fig. 2 deutlich
zeigt, aus der dem Innenraum 15 zugekehrten Dichtlippe und der äußeren Dichtlippe
14, die aus elastiachen Material bestehen. Diese Dichtlippen sind fest mit dem Stützring
12 verbunden, während der. Stützring 12 an seinem inneren Durchmesser den Abstandsring
13 trägt. Zwischen Kolbenstange 1 und Stützring 13 besteht ein geringes Radialspiel
20 von etwa 0,05...0,2 mm, In der Planfläche 16 der Nutscheibe 6 ist die Formnut
17 eingearbeitet, welche zur Aufnahme des O-Ringes 18 dient. Im dargestellten Ausführungsbeispiel
ist diese Formnut 17 etwa kreissegmentförmig ausgebildet, wobei die Nuttiefe geringer
ist als der Durchmesser des O-Ringes 18. Zwischen der Planfläche des Nutringes 7
und der des Stützringes 12 befindet sich die Kunststoffscheibe 19, die aus gleitgünstigem
Material, vorzugsweise
TEFLON, gefertigt ist.
-
Beim Zusammenbau wird der O-Ring 18 geringfügig in axialer Richtung
verspannt, wobei der .Druck im Innenraum 15 einseitig auf diesen O-Ring wirkt und
diesen gegen die von der Formnut 17 gebildete Fläche drückt, d. h., je größer der
Druck im Innenraum 15 ist, um so größer wird auch die axiale Vorspannung des O-Ringes
18. Wird die Kolbenstange 1 radial ausgelenkt, so kommt diese zur Anlage am Abstandsring
13 und verschiebt dadurch die Dichtungseinheit 10 in radialer Richtung, was durch
den Ringspalt 9 zwischen Stützring 12 und Ringnut 8 möglich ist. Die radiale Auslenkung
der Dichtlippen 11 und 14 entspricht somit höchstens der des Spieles 20 zwischen
Kolbenstange 1 und Abstandsring 13. Dadurch ist es möglich, die Dichtlippen 11 und
14 mit geringer Vorspannung auf der Kolbenstange 1 zu führen und eine einwandfreie
Abdichtung in jeder Betriebsphase zu gewährleisten.
-
Die Ausführungsform gem. Fig. 3 unterscheidet sich von der gem.
-
Fig. 1 und 2 im wesentlichen dadurch, daß die Dichtlippen 11 und 14
einteilig mit dem Abstandsring 13 ausgebildet sind. Der Abstandsring 13 ist auch
hier im Bereich des inneren Durchmessers des Stützringes 12 angeordnet. Allerdings
wird er hier durch elastisches Material gebildet, während in Fig, 2 dieser Stützring
13 aus einem Metallring mit einer gleitgünstigen Oberfläche besteht. Ebenfalls einteilig
mit den Dichtlippen 11 und 14 und aus dem selben Material ist die Dichtfläche 21
hergestellt, die sich über die radiale Ausdehnung des Stützringes 12 erstreckt.
Diese Dichtfläche 21 besitzt die Vorsprünge 22, die mit den sägezahnf';;rmigenWulsten
23auf der Planfläche , der' Nutscheibe b licgen. Zur radialen Einstellung der Dichtungseinh-'ib
ist zwischen der Ringnut 8 und dem Außendurchmesser des Stützringes 12 der Ringspalt
9 vorhanden. Um eine möglichst geringe Reibung bei der radialen Verschiebung der
Dichtungseinheit 10 zu erhalten, befindet sich auch hier die Kunststoffscheibe 19
zwischen der Planfläche des Nutringes 7 und der des Stützringes 12.
-
Eine weitere Ausführungsform der Dichtungseinheit 10 zeigt Fig 4,
wobei der Stützring 12 durch die untere, die Dichtlippe 11 tragende Scheibe 24 und
die obere, mit der Dicht lippe 14 verbundene Scheibe 25 gebildet ist. Diese obere
Scheibe 25 trägt an im
inneren Durchmesser den Abstandsring 13,
der aus einem vorzugsweise harten Grundkörper mit gleitgünstiger Anlaufschicht besteht.
-
Zur Zentrierung und zum Zusammenpressen der beiden Scheiben 24 und
25 ist ein Zentrierbund vorhapden. Vorzugsweise werden diese beiden Scheiben 24
und 25 mittels Kleber miteinander verbunden, wodurch die Trennfuge dicht verschlossen
wird. Zur Aufnahme des O-Ringes 18 ist in der Nutscheibe 6 die Formnut mit Scehrägflächen
26 versehen. In der Wirkungsweise entspricht diese Dichtungseinheit 10 der gem.
Fig. 2.
-
Bei Anordnung der Dichtungseinheit 10 gem. Fig. 5 ist zwischen der
Planfläche der unteren Scheibe 24 und der Planfläche 16 der Nutscheibe 6 ein Dichtelement
28 vorgesehen, welches aus den Dichtzungen und einem starren Versteifungsring besteht.
Außerdem ist sowohl die mit der unteren Scheibe 24 verbundene Dichtlippe 11 als
auch die an der oberen Scheibe 25 befestigte Dichtlippe 14 von einer Andrückfeder
27 beaufschlagt.
-
Bei stimtlichen Ausführungsformen wird der sich zwischen Abstandsring
13 und den Dichtlippen 11 bzw. 14 bildende Raum üblicilerweise mit Fett aufgefüllt.
Die vorbeschriebene, radial bewegliche Dichtungseinheit ist überall da einsetzbar,
wo drehende oder axial bewegende Wellen und Stangen einer Querbelastung ausgesetzt
sind. Eine solche Dichtung erfordert außerdem keine hohen Anforderungen an die Toleranzen
der Bauteile, da auch ein Einbau der nicht exakt zentrisch erfolgt, durch eine solche
Dichtung ausgeglichen werden kann und eine gleichmäßige Anpressung-der Dichtlippe
über den gesamten Umfang des abzudichtenden Bauteiles gewährleistet wird.