DE3125692C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Kolben für einen hydrauli­ schen Schwingungsdämpfer mit einem Zylinder, in dem der Kolben verschiebbar angeordnet ist, wobei zwischen dem Kolben und dem Zylinder ein mit einem rechteckigen Quer­ schnitt versehener, aus plastisch verformbarem Material bestehender Ring eingesetzt ist, der sich in einer eine zylindrische Bodenfläche aufweisenden, ringförmigen Nut befindet, die in die Mantelfläche des Kolbens einge­ schnitten ist.

Bei Schwingungsdämpfern dieser Art kommt es zu Radialbe­ lastungen zwischen dem Kolben und dem Zylinder, die be­ reits unter statischen Bedingungen beträchtlich sind und unter dynamischen Bedingungen sehr hohe Werte erreichen. Die durch diese Radialbelastungen verursachte Reibung führt zu einem gewissen rauhen Verhalten des Schwingungs­ dämpfers. Um dies zu verringern, ist es bekannt, den Kolben mit einem Plastikring mit niedrigem Reibwert zu umgeben, der üblicherweise aus Polytetrafluoräthylen be­ steht, wodurch die Gleitfähigkeit verbessert wird.

Es ist bereits eine Anordnung bekannt, bei der der Ring axial in einer Nut zwischen den beiden Seitenflächen ge­ halten wird, die radial nach außen gerichtet sind und de­ ren Ebenen sich senkrecht zur Erzeugungslinie der zylin­ drischen Bodenfläche erstrecken. Diese bekannte Anordnung hat aber den Nachteil, daß es sich als schwierig erweist, den Ring mit einem Minimum an Axialspiel zwischen den Seitenflächen einzubauen, einerseits, damit sich der Ring unter dem Druck des Druckmittels in Richtung auf die Zy­ linderbohrung ausdehnen kann, um eine gute Abdichtung zu erzielen und andererseits, um Axialbewegungen des Rings gegenüber dem Kolben zu verhindern. Diese Bewegungen wür­ den nämlich zu unerwünschter Geräuschbildung führen, da der Ring bei Beginn eines jeden Auf- oder Abwärtshubs des Kolbens gegen die jeweilige Seitenfläche der Nut schlagen würde.

Um dieses optimale Spiel zu erreichen, muß bei der Herstellung mit sehr engen und daher kostenaufwendigen Toleranzen gearbeitet werden, und zwar im Hinblick sowohl auf den Abstand zwischen den Seitenflächen als auch auf die Breite des Rings.

Aufgabe der Erfindung ist, einen Schwingungsdämpfer der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem die Nut so ausgebildet ist, daß der Ring weder Axialspiel aufweist, noch unter Preßsitz eingebaut ist und daß keine sehr en­ gen Herstellungstoleranzen eingehalten werden müssen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Seitenflächen der Nut radial nach außen aus­ einanderstreben, wobei die Breite des Rings in Längsrich­ tung des Kolbens einen Wert aufweist, der zwischen dem Maximal- und Minimalabstand der Seitenflächen liegt. Der Ring stützt sich, wenn er zunächst um den Kolben gelegt wird, an den schrägen Seitenflächen ab und paßt sich da­ nach allmählich unter radialem Druck des Zylinders an die Form der Nut an. Auf diese Weise wird das Axialspiel vollständig ausgeschaltet. Gleichzeitig kann sich der Ring aufgrund der radial nach außen, d. h. in Richtung auf den Zylinder, auseinanderstrebenden Seiten zum Zylinder hin ausdehnen.

Zweckmäßigerweise ist das Profil der Seitenflächen der Nut geradlinig ausgebildet. Hierdurch ist eine einfache Bearbeitung der Seitenflächen möglich. Unter dem Radial­ druck der Zylinderbohrung paßt sich der Ring allmählich an die Form der Nut an. Die bei den Auf- und Abwärtshüben des Kolbens auf den Ring einwirkenden Axialkräfte werden gleichmäßig über die kegelmantelförmigen Stirnflächen der Nut auf die diesen Stirnflächen angepaßten Stirnflächen des Rings übertragen. Hierdurch werden Risse am Ring weitestgehend vermieden.

Zweckmäßigerweise bildet jede Seitenfläche mit der Boden­ fläche der Nut einen Winkel α von 105° bis 120°. Liegt der Wert des Winkels α in diesem Bereich, so wird eine einwandfreie Abdichtung der Kolben-Zylinderanordnung er­ reicht. Optimale Ergebnisse werden bei einem Winkel α zwischen 111° und 112° erreicht.

Es ist vorteilhaft, daß die Bodenfläche der Nut unmittel­ bar neben jeder Seitenfläche einen radial nach innen ab­ geschrägten Bereich aufweist. Durch diese Anordnung wird erreicht, daß beim Einsetzen des Kolbens mit dem Ring in die Zylinerbohrung das überschüssige Material des Rings in die radial nach innen abgeschrägten Bereiche allmäh­ lich hineinfließen kann und dadurch die auf den Ring ein­ wirkende Radialspannung bei optimaler Abdichtung mög­ lichst gering gehalten werden kann. Jeder der radial nach innen abgeschrägten Bereiche ist Teil einer kegelstumpf­ förmigen Fläche, von deren kleineren Durchmesser jeweils die Seitenflächen abgehen.

Eine ähnliche Ausgestaltung des Nutbodens ist in der DE-OS 30 08 709 beschrieben. Darin wird vorgeschlagen, den Nutboden mit einer konvexen Wölbung zu versehen, so daß der Kolbenring nur in der Mitte der Kolbenringnut gegen die Zylinderwand gedrückt wird und somit ein Ausweichen des Kolbenrings bei stärkerer Wärmedehnung gewährleistet ist.

Es hat sich gezeigt, daß, wenn das überschüssige Material des Dichtrings den Nutraum genau ausfüllen soll, der Win­ kel β, der von der Erzeugungslinie der Bodenfläche und von dem abgeschrägten Bereich gebildet wird, in der Grö­ ßenordnung von 7° liegen muß.

Zweckmäßigerweise ist die Breite des Rings um 0,3 bis 0,4 mm größer als der Abstand zwischen den Seitenflächen der Nut, gemessen entlang einer Erzeugungslinie der zylind­ rischen Bodenfläche.

Der erfindungsgemäße Gedanke kann natürlich auch bei ge­ schlitzten Ringen realisiert werden. Durch die insbeson­ dere labyrinthartige Schlitzung des Rings, wie in der DE-GM 73 30 737 beschrieben, wird erreicht, daß das Durchtreten der hydraulischen Flüssigkeit von einer zur anderen Stirnseite des Ventilkolbens so niedrig wie mög­ lich gehalten wird.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeich­ nung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 einen Teillängsschnitt eines hydraulischen Doppelrohr-Teleskopschwingungsdämpfers mit zugehörigem Ventilkolben und

Fig. 2 einen Ausschnitt im Bereich des Rings und des Ventilkolbens, gemäß Fig. 1.

Der in Fig. 1 dargestellte hydraulische Schwingungs­ dämpfer besteht in bekannter Weise aus einem Außenzy­ linder 10 und einem koaxial dazu angeordneten Innenzy­ linder 12. Im Innenzylinder 12 ist ein Ventilkolben 14 axial verschiebbar angeordnet. Am Ventilkolben 14 ist in der Mitte ein mit einer Kolbenstange 18 verbundener Stößel 16 befestigt. In die Mantelfläche des Kolbens 14 ist eine ringförmige Nut 20 von großer axialer Breite, jedoch geringer radialer Tiefe eingeschnitten, die in Fig. 2 im vergrößerten Maßstab dargestellt ist. Die Nut 20 ist von einem geschlitzten Ring 22 mit rechteckigem, breitem, flachem Querschnitt umgeben. Der Ring 22 ist aus Polytetrafluoräthylen oder einem gleichwertigen, plasti­ schen Material mit einem niedrigen Reibwert. Die Umfangs­ enden des geschlitzten Rings 22 haben einander ergänzende, in der Zeichnung nicht darge­ stellte Profile, durch die beim Einsetzen des Rings 22 zwi­ schen Ventilkolben 14 und Innenzylinder 12 ein Labyrinth ent­ steht, das dazu dient, das Durchtreten der hydraulischen Flüs­ sigkeit von einer zur anderen Stirnseite des Ventilkolbens 14 so niedrig wie möglich zu halten.

Der Ring 22 ist gegenüber dem Innenzylinder 12 gleitend beweg­ bar und in der Nut 20 durch die Seitenflächen 28 axial gehalten.

Die Nut 20 weist gemäß Fig. 2 über den größeren Teil ihrer axialen Ausdehnung eine zylindrische Bodenfläche 24 auf. An den beiden Enden der Bodenflächen 24 schließen sich jeweils radial nach innen verjüngende Bereiche 26 an, die jeweils einen Teil einer kegelstumpfförmigen Fläche bilden. An den kleinsten Durchmessern der kegelstumpfförmigen Flächen 26 schließen sich jeweils die Seitenflächen 28 der Nut 20 an. Diese Seitenflächen 28 sind im Profil geradlinig und streben radial nach außen auseinander.

Die mit A bezeichnete Breite des Rings 22 liegt zwischen den Maximal- und Minimalabständen der Seitenflächen 28. Durch diese Abmessung wird sichergestellt, daß der Ring 22, wenn er in die Nut 20 eingesetzt ist, gegenüber der Nut 20 kein axiales Spiel aufweist, ohne, daß hierfür die Einhaltung genauer To­ leranzen bezüglich der Breite A oder des Abstands zwischen den Seitenflächen 28 erforderlich wäre.

Obwohl kein Axialspiel vorhanden ist, kann sich der Ring 22 aufgrund der auseinanderstrebenden Seitenflächen 28 frei zum Zylinder 12 hin ausdehnen. Dabei sind bei einem Winkel α von 105 bis 120° zwischen den Seitenflächen 28 und der Bodenfläche 24 gute Ergebnisse erzielt worden. Der optimale Winkel α liegt zwischen 111° und 112°.

Gute Ergebnisse sind auch erzielt worden mit einem Ring 22, dessen Breite A um 0,3 bis 0,4 mm größer ist als der Abstand B zwischen den Seitenflächen 28, gemessen entlang der Erzeugungs­ linie der zylindrischen Bodenfläche 24. Zum Beispiel ist es bei einem Ring 22 mit einer Breite von 12^+0,05 _-0,10 mm von Vorteil, wenn das Maß B einen Wert zwischen 11,65 und 11,70 mm einnimmt. Wenn der Ring 22 zunächst in die Nut 20 eingesetzt wird, stützt er sich somit eher an den Seitenflächen 28 ab, als an der Boden­ fläche 24, wobei sein Abstand von der Bodenfläche 24 vernach­ lässigbar ist.

Die Tiefe C der Nut 20 ist, gemessen bis zur zylindrischen Bo­ denfläche 24, kleiner als die Dicke D des Rings 22. So kann z. B. die Tiefe C zwischen 0,7 und 0,75 mm liegen, während die Dicke D bei 0,9 mm liegt. Dadurch wird erreicht, daß nicht der Kolben 14, sondern der Ring 22 an der Zylinderbohrung anliegt.

Wenn der Kolben 14 mit dem in die Nut 20 eingesetzten Ring 22 in den Zylinder eingebaut wird, paßt sich der Ring 22 unter dem Radialdruck des Zylinders allmählich an die Form der Nut 20 an. Dabei wird der Ring 22 gegen die Bodenfläche 24 gedrückt und seine ringförmigen Ränder gegen die Seitenflächen 28 ge­ preßt. Durch dieses Anpressen wird u. a. eine Kriechwirkung des Polytetrafluoräthylen oder eines anderen plastischen Materials in das Nutinnere erreicht. Hierbei wird das überschüssige Ma­ terial in die radial nach innen abgeschrägten Bereiche 26 ge­ preßt. Man hat festgestellt, daß, wenn das überschüssige Material des Rings 22 den Nutraum genau ausfüllen soll, der Winkel β, der von dem kegelstumpfförmigen, radial nach innen abgeschrägten Bereich 26 und der Erzeugungslinie der Bodenfläche 24 gebildet wird, in der Größenordnung von 7° liegen muß.

Claims (9)

1. Kolben für einen hydraulischen Schwingungsdämpfer mit einem Zylinder, in dem der Kolben verschiebbar angeordnet ist, wobei zwischen dem Kolben und dem Zylinder ein mit einem rechteckigen Querschnitt ver­ sehener, aus plastisch verformbarem Material beste­ hender Ring eingesetzt ist, der sich in einer eine zylindrische Bodenfläche aufweisenden, ringförmigen Nut befindet, die in die Mantelfläche des Kolbens eingeschnitten ist, dadurch gekennzeich­ net, daß die Seitenflächen (28) der Nut (20) radial nach außen auseinanderstreben, wobei die Breite (A) des Rings (22) in Längsrichtung des Kol­ bens (14) einen Wert aufweist, der zwischen dem Maximal- und Minimalabstand der Seitenflächen (28) liegt.

2. Kolben nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Profil der Seitenflächen (28) der Nut (20) geradlinig ist.

3. Kolben nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß jede Seitenfläche (28) mit der Bodenfläche (24) der Nut (20) einen Winkel (α) von 105° bis 120° bildet.

4. Kolben nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß jede Seitenfläche (28) mit der Bodenfläche (24) der Nut (20) einen Winkel (α) von 111° bis 112° bildet.

5. Kolben nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Bodenfläche (24) der Nut (20) unmittelbar neben jeder Seitenfläche (28) einen radial nach innen ab­ geschrägten Bereich (26) aufweist.

6. Kolben nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß jeder der radial nach innen ab­ geschrägten Bereiche (26) Teil einer kegelstumpf­ förmigen Fläche ist, deren kleinerer Durchmesser je­ weils in die Seitenfläche (28) mündet.

7. Kolben nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der halbe Kegelwinkel jedes ke­ gelstumpfförmigen Flächenteils (26) in der Größen­ ordnung von 7° liegt.

8. Kolben nach einem der Ansprüche 5-7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Breite (A) des Rings (22) um 0,3 bis 0,4 mm größer ist als der Ab­ stand (B) zwischen den Seitenflächen (28) der Nut (20), gemessen entlang einer Erzeugungslinie der zy­ lindrischen Bodenfläche (24).

9. Kolben nach einem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring (22) ge­ schlitzt ist.