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Kolben mit einem Kolbenrlng für Schwingungsdämpfer oder
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Federbeine Die Erfindung bezieht sich auf einen Kolben mit einem Kolbenring,
insbesondere für Schwingungsdämpfer oder Federbeine für Fahrzeuge, entsprechend
dem Oberbegriff von Anspruch 1.
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Derartige, eine große axiale Erstreckung aufwelsende Kolbenringe sind
relativ dünnwandlg ausgeführt und bestehen beispielsweise aus einem eine Kohlenstoffarmierung
aufweisenden Kunststoffstreifen. Derartige Kolbenringe müssen, um montagefählg zu
sein, mit axialem Spiel in der Ringnut des Kolbens montiert werden.
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Auch bei geringem axialem Spiel zwischen Kolbenring und Ringnut treten
bei derartigen Einbauverhältnlssen dadurch Im Fahrzeug störende Geräusche auf. Zur
axialen Sicherung des Kolbenrings in der Kolbenringnut ist es durch das DE-GM 73
30 737 bekannt, In der olbenrlngnut einen umiaufenden Wulst anzuordnen, der im Querschnitt
etwa dreieckförmig ausgebildet ist und dessen Spitze nach außen weist. Um zu vermeiden,
daß durch die scharfkartige dreieckförmige Wulstspitze ein Einschneiden in den Kolbenring
entsteht, zelgt das DE-GM 83 23 167 eine axiale Sicherung, wobei der umlaufende
Wulst im Querschnitt etwa kegeistumpfförmig ausgebildet wird. Die Herstellung einer
derartigen Wulst ist sehr aufwendig und teuer, da zur Funktionsfähigkeit sehr enge
Toleranzen gewählt werden müssen und die Wulst in einem zusätzlichen Arbeitsgang
angebracht wird. Außerdem muß bei der Montage der
Kolbenring auf
einen etwas kleineren Durchmesser kalibriert werden als der im Toleranzfeld liegende
geringste Zyltnderdurchmesser. Nach der.Montage im Zylinder federt der Kolbenring
geringfügig auf, so daß wieder eine, wenn auch sehr kleine, axiale BeweglIchkeit
des Kolbenrings entsteht. Ferner hat sich gezeigt, daß trotz Kalibrierung des Kolbenringes
die Reibung derartiger Kolben Im Zylinder höher Ist als bei Ausführungen, die ohne
die sen Wulst ausgeführt sind.
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Durch das DE-GM 77 25 888 ist ein Kolben eines Schwingungsdämpfers
bekannt, wobei der Kolbenring in einer Ringnut des Kolbens angeordnet ist, deren
eine Stirnseite von einem napfförmigen Blechteil gebildet wird. Mit einer solchen
Ausführung ist ebenfalls eine axiale Sicherung des Kolbenrings zu erreichen, jedoch
wird durch das erforderliche napfförmige Blechteil ein zusätzliches Bautell benötigt,
welches so elastisch seln muß, um die anfallenden Toleranzen zwischen Kolbenring
und Ringnut zu berücksichtigen, jedoch andererseits steif genug sein muß, um eine
axiale Bewegung des Kolbenringes zu verhindern.
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Sowohl durch diese DE-GM 77 25 888 als auch durch die DE-OS 30 08
707 ist es bekannt, am oberen Ende des Kolbenringes Aussparungen anzuordnen, welche
mit der Kolbenringnut einen Kanal bilden, damit In Zugrichtung der Kolbenring druckabhängig
gegen däs Zyllnderrohr abdichtend gepreßt wird.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Kolbenring axial
spiel frei In der Ringnut des Kolbens anzuordnen, ohne daß eine Einengung der Toleranz
bezüglich der Abmessungen der Ringnut oder des Kolbenrlngs erforderlich ist, wobei
eine leichte, problemlose montage des Kolbenrings sowie eine hohe Funktionssicherheit
bei langer Betriebsdauer gewährleistet sein soll und möglichst geringe Reibung zwischen
Kolbenring und ZylInder entsteht. Die axiale Sicherung des Kolbenrings soll außerdem
die zumindest in der Zugstufe erwünschte Hinterströmung des Kolbenringes und damit
das zusätzliche Anpressen des Kolbenringes an die Zyltnderwand ermöglichen.
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Diese Aufgabe wird entsprechend der Erfindung dadurch gelöst, daß
zur axialen spielfreien Sicherung des Kolbenringes in der Ringnut der Kolbenring
nach dem Einbau in die Ringnut mit mindestens einer Eindrückung versehen wird, welche
ein axiales Strecken des Kolbenringes und damit ein spielfreies Anliegen an den
Stirnseiten der Ringnut bewirkt. Zur Montage des Kolbenrings in der Ringnut des
Kolbens wird dementsprechend der den Kolbenring bildende Kunststoffstreifen mittels
einer Vorrichtung in die Ringnut eingelegt und mit Eindrückungen versehen, die ein
Verformen des Kolbenrings Im plastischen Bereich bewirken und dadurch das Spiel
zwischen Kolbenring und Ringnut beseitigen.
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Die Anforderungen an die Toleranzen von Ringnut und Kolbenring sind
dabei sehr gering, so daß die Montage des Kolbenrings problemlos erfolgt. Die spielfreie
Anordnung des Kolbenrings gewährlelstet eine hohe Funktlonsslcherheit über eine
lange Betriebsdauer, wobei auch eine Geräuschbildung Infolge axialer Beweglichkeit
des Kolbenrings nicht eintreten kann.
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Gemäß einer Ausführungsform wird entsprechend der Erfindung jede Eindrückung
durch eine umlaufende Sicke gebildet. Dadurch wird der Kolbenring über den gesamten
Umfang in axialer Richtung gestreckt und legt sich sehr gut an den beiden Stirnseiten
der Ringnut an. Es kann hierbei eine umlaufende Sicke vorgesehen werden, Jedoch
sind auch ohne weiteres mehrere dieser umlaufenden Sicken denkbar. In weiterer Ausgestaltung
der Erfindung weist der Kolben auf der der Kolbenstange zugekehrten Seite mehrere
der Tiefe der Rlngnut entsprechende Aussparungen auf, in welche ein Montagewerkzeug
eingreift und durch Axialkraft den Kolbenring gegen die untere Stirnflache der Ringnut
drückt. Beim anschließenden Anbringen der Eindrückungen wird dann infolge plastischer
Umfcrmung des Kolbenrings dieser gegen die von den Aussparungen unterbrochene Stirnfläche
der Ringnut gedrückt. Die im Kolben befindlichen Aussparungen bilden gleichzeltig
Kanäle, welche In der Zugstufe eine gewünschte Hinterströmung des Kolbenringes und
damit ein zusätzliches Anpressen an die Zylinderwand ermöglichen.
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Eine sehr vorteilhafte Ausführungsform wird erfindungsgemäß dadurch
erhalten, daß die Eindrückung durch mehrere über den Umfang des Kolbenrlnges verteilte
Partialsicken gebildet wird. Wie ein weiteres Merkmal der Erfindung zelgt, sind
die Partlalsicken im Bereich des oberen Endes des Kolbenringes angeordnet und der
Kolbenring 1 legt mit den von den Partialsicken gebildeten Vorsprüngen an der oberen
Stirnfläche der Ringnut an. Erfindungsgemäß werden durch diese Vorsprünge Kanäle
zwischen der oberen Stirnfläche der Ringnut und dem oberen Ende des Kolbenrlnges
gebildet, welche die erwünschte Hinterströmung des Kolbenrlngs und damit dessen
zusätzliches Anpressen an die Zyl Inderwand ermöglichen.
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Anhand der In der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen wird nachfolgend
die Erfindung näher erläutert. Es zelgt: Fig. 1 ein Federbein in tellwelsem Längsschnitt;
Fig. 2 eine Ausführungsform eines Kolbens In vergrößerter Darstellung; Fig. 3 eine
Anordnung eines Kolbenrings, wobei zur axialen Sicherung zwei umlaufende Sicken
angeordnet sind; Fig. 4 einen Kolben, dessen Kolbenring mittels Partlalsicken in
der Kolbenringnut axial spielfrei angeordnet ist.
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Das in Fig. 1 gezeigte Federbein welst einen Zweirohrschwingungsdämpfer
auf, der hinsichtlich Aufbau und Wirkungsweise hinreichend bekannt Ist und deshalb
nachfo1gend nicht näher beschrieben wird. Durch den mit der Kolbenstange 1 verbundenen
Kolben 2 wird der Innenraum des Zylinders 3 In den oberen Arbeitsraum 4 und den
unteren Arbeitsraum 5 unterteilt. Diese Arbettsräume 4 und 5 sind über im Kolben
2 befindliche Dämpfeinrichtungen miteinander verbindbar. In einer Ringnut des Kolbens
2 Ist ein Kolbenring 9 angeordnet, der eine axiale Erstreckung
aufweist,
die ein Mehrfaches der Ringwanddicke beträgt. Mittels dleses Kolbenrings 9 ist der
Kolben 2 axial beweglich auf der Innenwand des Zylinders 3 abdlchtend geführt.
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Zur axial spiel freien Sicherung des Kolbenrings 9 im Kolben 2 ist
eine Ausführungsform in Fig. 2 in vergrößerter Darstellung gezeigt. Hierbei ist
im Kolben 2 die Kolbenringnut 6 vorgesehen, welche eine obere Stirnfläche 7 und
eine untere Stirnfläche 8 aufweist, während der Kolbenring 9 vor der Montage in
der Kolbenringnut 6 vorzugsweise aus einem mit Kohlenstoff armierten Kunststoffstreifen
besteht und in einer Montageeinrichtung in die Kolbenringnut 6 mit axialem Spiel
eingebracht wird. Zur Besettigung des Axialspieles wird anschließend der Kolbenring
9 gegen die untere Stirnfläche 8 der Ringnut 6 gedrückt und eine umlaufende Sicke
10, die hier eine rechteckförmige Gestalt aufweist, eingebracht. Durch das Anbringen
der Sicke 10 erfolgt eine Verformung des Kolbenrlngs im plastischen Bereich und
damit eine Ausdehnung nach oben, so daß sich das obere Ende des Kolbenringes 9 gegen
die von Aussparungen 11 unterbrochene obere Stirnfläche 7 der Ringnut drückt. Anschließend
wird die aus Kolben 2 und Kolbenring 9 bestehende Baueinheit in den in dieser Figur
nicht eingezeichneten Zylinder eingeführt. Der in axialer Rlchtung spielfrei eingebaute
Kolbenrlng 9 kann in der Zugstufe über die Aussparungen 11 hinterströmt werden,
so daß eine erwünschte, vom Druck im oberen Arbeitsraum abhängige Anpressung des
Kolbenringes 9 an die Innenwand des Zylinders erfolgt.
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Die Ausführungsform nach Fig. 3 unterscheidet sich von der nach Fig.
2 im wesentlichen dadurch, daß der in der Ringnut 6 des Kolbens 2 befindliche Kolbenring
9 nach dem Einlegen durch die beiden oben und unten angeordneten, im wesentlichen
dreieckförmig ausgebildeten umlaufenden Sicken 12 in axialer Richtung gestreckt
wird und sich dadurch sowohl gegen die obere Stirnfläche 7 als auch gegen die untere
Stirnfläche 8 der Ringnut axial spiel frei anlegt.
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Eine weitere Ausführungsform für die in axialer Richtung sptelfreie
Anordnung des Kolbenrings 9 im Kolben 2 zeigt Fig. 4. Hterbei wird der Kolbenring
9 zunächst in die Ringnut 6 des Zylinders eingelegt und anschließend gegen die untere
Stirnfläche 8 gedrückt. Nun erfolgt das Anbringen der Eindrückung, die im vorliegenden
Fall durch mehrere, über den Umfang des Kolbenrings 9 am oberen Ende verteilte Partialsicken
13 gebildet wird. Durch das Anbringen dieser Partialsicken 13 erfolgt in diesem
Bereich eine plastische Verformung des Kolbenrings, wodurch sich die Vorsprünge
14 bilden, die sich gegen die obere Stirnfläche 7 der Ringnut 6 anlegen. Zwlschen
den Partialsicken 13 werden Kanäle 15 gebildet, die ein Hinterströmen des Kolbenrings
9 ermöglichten, so daß während der Zugstufe der im oberen ArbeTtsraum herrschende
Druck ein gewünschtes zusätzliches Anpressen des Kolbenrlngs 9 gegen die Zylinderwand
ergibt.
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Die Anzahl und Form der Eindrückungen ist nicht auf die dargestellten
Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern im wesentlichen davon abhängig, wie groß
das zu beseitlgende axiale Spiel Ist. BeispIelsweise ist es ohne weiteres möglich,
die in Fig. 4 gezeigten, am oberen Ende des Kolbenrings 9 eingebrachten Partialsicken
13 mit einer umlaufenden Sicke am unteren Ende des Kolbenrlngs zu kombinieren, wobei
diese umlaufende Sicke die Form der Sicke 10 nach Fig. 2, die Form der Sicke 12
nach Fig. 3 oder eine andere geeignete Sickenform besitzen kann.