DE3615648A1 - Vorrichtung mit einem in einem zylindermantel bewegbaren kolben - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung entsprechend dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Bei einer bekannten, als Gasfeder ausgebildeten Vorrichtung der vorgenannten Art ist in dem axialen Vorsprung des Kolbens eine Dichteinrichtung zum Abdichten des Spaltes zwischen dem Ventilkörper und dem diesen tragenden Stössel auf der einen Seite und dem Kolben auf der anderen Seite und eine Anschlageinrichtung vorgesehen, welche den Weg der Betätigungsstange innerhalb der Kolbenstange begrenzt (DD-PS 2 07 410).

Bei einem bekannten Gestänge mit Abfederung ragt der eine Gestängeteil in das hülsenförmige Ende des zweiten Gestängeteiles mit einem Zapfen hinein, auf dem zwei lose aufgeschobene Ringe durch eine zwischengeschaltete Schraubenfeder derart gegen Anschläge der Gestängeteile gedrückt werden, daß auftretende Stöße in beiden Richtungen durch die Feder aufgenommen werden. Der Federraum ist mit einem Schmiermittel gefüllt und für dieses sind nach beiden Gestängeteilen hin in den Federstützringen besonders geformte, die Bewegung des bei Stößen hinter diese Ringe ausweichenden und wieder zurücktretenden Schmiermittels erschwerende Kanäle angeordnet (DE-PS 8 49 044).

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine bessere Führung und Zentrierung des Kolbens unter Vermeidung trockener Reibung zu schaffen. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale im Kennzeichnungsteil des Anspruches 1 erfindungsgemäß gelöst. Der zusätzliche Führungsteil im Abstand vom Dichtteil des Kolbens vermittelt dessen gute Führung innerhalb des Zylindermantels der Vorrichtung, indem dem Verkanten des Kolbens entgegengewirkt wird. Der Dichtteil kann in Achsrichtung verhältnismäßig kurz ausgebildet sein. Eine bessere Zentrierung des Kolbens wird durch die turbulente Strömung des Druckmittels von einer Stirnseite des Führungsteiles des Kolbens zu dessen anderer Stirnseite beim Bewegen des Kolbens innerhalb des Zylindermantels erreicht, wodurch auch die Schmierung wesentlich verbessert und eine trockene Reibung zwischen den Wänden des Zylindermantels und des Führungsteiles weitgehend vermieden wird.

Die übrigen Ansprüche betreffen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.

In der Zeichnung ist eine blockierbare Gasfeder als Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt,

Fig. 2 einen in Fig. 1 dargestellten Teil in größerem Maßstab.

Eine Gasfeder 1 hat einen Zylindermantel 2, der an seinen Enden mittels jeweils eines Dichtkörpers 3 bzw. 4 abgeschlossen ist. In dem Zylindermantel 2 ist ein Hohlkolben 5 (Fig. 2) geführt, der einen Dichtteil 6, einen Abstandteil 7 und einen Führungsteil 8 aufweist. In den Hohlkolben 5 ist eine hohle Kolbenstange 9 eingeschraubt, die von einer Betätigungsstange 10 durchsetzt ist. Die Betätigungsstange 10 weist an ihrem dem Dichtkörper 4 benachbarten Ende einen Dichtkegel 11 auf. Zwischen dem Kolben 5 und dem Dichtkörper 4 ist ein Trennkolben 12 angeordnet. Die Spalte zwischen dem Zylindermantel 2 auf der einen Seite und den Dichtkörpern 3, 4 und dem Trennkolben 12 auf der anderen Seite sind jeweils mittels Ringdichtungen abgedichtet. Eine Ringdichtung dichtet auch den Spalt zwischen der Kolbenstange 9 und dem Dichtkörper 3 ab. Der Dichtteil 6 des Kolbens 5 trägt einen Dichtring 13, der den Spalt zwischen dem Kolben 5 und dem Zylindermantel 2 abdichtet. Eine Abdichtung des Spaltes zwischen der Kolbenstange 9 und dem Kolben 5 wird durch einen Dichtring 14 erreicht.

Der in Fig. 2 dargestellte Kolben 5 hat an seinem Dichtteil 6 eine Ringnut 15 zur Aufnahme des Dichtringes 13. Im Abstandteil 7 befindet sich eine Ringnut 16 mit im wesentlichen halbkreisförmigem Querschnitt. Der Boden der Ringnut 16 ist von drei Radialbohrungen durchsetzt, von denen die Radialbohrung 17 dargestellt ist. Die Ringnut 16 dient zur Aufnahme eines Dichtringes, wodurch ein von innen nach außen öffenbares Ventil gebildet wird. Zwischen den Ringnuten 15 und 16 befindet sich eine Bohrung in Form einer sich nach außen erweiternden Drosselstelle 18 für den Durchlaß von Druckmittel in beiden Richtungen.

Der Führungsteil 8 ist mit geringem Spiel in dem Zylindermantel 2 geführt. Auf seiner Außenseite ist eine wendelförmige Verbindungsnut 19 mit etwa 1,5 Windungen angeordnet, welche die beiden Stirnseiten des Führungsteiles 8 in drosselnder Weise miteinander verbindet. Die Verbindungsnut 19 ist im Querschnitt nach außen hin sich radial erweiternd trapezförmig ausgebildet. Sie hat eine Breite von etwa dem 0,08 bis 0,12-fachen, insbesondere dem 0,1-fachen, des Durchmessers des Führungsteiles 8 des Kolbens 5 und eine Tiefe von etwa dem 0,015 bis 0,025-fachen, insbesondere 0,02-fachen, des Durchmessers des Führungsteiles 8 des Kolbens 5. Die Verbindungsnut 19 kann etwa 1 bis 10, insbesondere 5 Windungen aufweisen. Sie kann nicht nur eingängig sondern auch mehrgängig ausgebildet sein. Das Spiel zwischen dem Zylindermantel 2 und dem Führungsteil 8 beträgt etwa das 0,001 bis 0,006-fache, insbesondere das 0,002-fache, des Durchmessers des Führungsteiles 8.

Eine Ringnut 20 im Innern des Führungsteiles 8 dient zur Aufnahme des Dichtringes 14 und ein Gewinde 21 zum Einschrauben der Kolbenstange 9, welche auf einer nach innen ragenden Schulter 22 aufsteht. An dem von der Ringnut 20 entfernten Ende des Kolbens 5 befindet sich ein Ventilsitz 23, der mit dem Dichtkegel 11 an der Betätigungsstange 10 zusammenwirkt. Zwischen der Betätigungsstange 10 und der Kolbenstange 9 ist eine nicht dargestellte Federanordnung derart eingespannt, daß sie den Dichtkegel 11 am Ventilsitz 23 zu halten sucht. Die Radialbohrung 17 und die Drosselstelle 18, die zwischen dem Ventilsitz 23 und der Schulter 22 angeordnet sind, münden in eine Kammer 24. Der Spalt zwischen der Betätigungsstange 10 und dem Hohlkolben 5 wird durch einen nicht dargestellten Dichtring abgedichtet, der vorzugsweise auf der vom Gewinde 21 abgewandten Seite der Schulter 22 angeordnet und durch eine zusätzliche, ebenfalls nicht dargestellte Schulter gehalten ist.

Der Kolben 5 trennt zwei Flüssigkeitskammern 25 und 26 voneinander. Zwischen dem Trennkolben 12 und dem Dichtkörper 4 befindet sich eine Gaskammer 27. Das in der Gaskammer 27 unter Druck stehende Gas sucht den Kolben 5 nach außen zu schieben, was durch den in seiner Schließlage befindlichen Dichtkegel 11 verhindert wird. Wird dieser vom Ventilsitz 23 abgehoben, so kann Flüssigkeit von der Kammer 25 in die Kammer 26 oder umgekehrt fließen, je nachdem der Kolben 5 bewegt wird. Beim Bewegen des Kolbens 5 nach unten fließt Flüssigkeit in die Kammer 24 und gelangt über die Radialbohrungen 17 und die Ringnut 16 sowie über die Drosselstelle 18 in den Zwischenraum zwischen dem Abstandteil 7 und dem Zylindermantel 2 und von hier aus über die wendelförmige Verbindungsnut 19 in die Kammer 25. Beim Durchfließen der Verbindungsnut 19 tritt eine Wirbelströmung auf, was zur Bildung eines Flüssigkeitsfilms zwischen dem Führungsteil 8 des Kolbens 5 und der Innenwand des Zylindermantels 2 führt. Hierdurch wird eine trockene Reibung des Führungsteiles 8 an der Innenwand des Zylindermantels 2 mit Sicherheit vermieden. Der Führungsteil 8 ermöglicht eine genaue Führung des Dichtteiles 6 des Kolbens 5 im Zylindermantel 2, so daß hier eine verhältnismäßig kleines Spiel mit guter Dichtwirkung angewandt werden kann.

Wenn mehr als eine wendelförmige Verbindungsnut (19) vorgesehen ist, können zwei Verbindungsnuten auch kreuzförmig (links- und rechtsgängig) angeordnet sein. Treffen zwei Verbindungsnuten kreuzweise aufeinander, so entsteht an der Kreuzungsstelle durch den Stau ein Wirbel in dem durch die Nuten hindurchströmenden Medium, der in radialer Richtung auf den Kolben einwirkt. Sind auf dem Umfang des Führungsteiles mindestens drei Kreuzungsstellen von Verbindungsnuten gleichmäßig verteilt angeordnet, so wird der Kolben hierdurch zentriert.

Hat die Verbindungsnut (19) einen solchen Steigungswinkel, daß sie nicht auf dem gesamten Umfang des Führungsteiles 8 oder achsparallel verläuft (Steigungswinkel 90°), müssen aus Zentrierungsgründen auf dem Umfang des Führungsteiles 8 mehr als eine Verbindungsnut, vorzugsweise mehr als zwei Verbindungsnuten, unter gleichen Zentriwinkeln angeordnet sein.

Anstelle einer Verbindungsnut 19 kann auch eine Abflachung am Führungsteil 8 vorgesehen sein. Die Abflachung und die Verbindungsnut bilden jeweils eine drosselnde Verbindungsstelle zwischen den einander gegenüberliegenden Stirnseiten des Führungsteiles 8.

Um beim Bewegen des Hohlkolbens 5 eine zusätzliche Zentrierung von dessen Führungsteil 8 zu erreichen, kann zusätzlich eine zur Stirnseite des Führungsteiles 8 und dessen Mitte zu verlaufende Abschrägung an jeder seiner Stirnseiten vorgesehen sein, die zur Bildung eines Schmierkeiles dient. Die Abschrägung an einer Stirnseite endet mit ausreichendem Abstand von der anderen Stirnseite oder einer auf der gleichen Seite des Führungsteiles 8 angeordneten Abschrägung, so daß über die Abschrägung oder über zwei hintereinander angeordnete Abschrägungen keine Verbindung zwischen den beiden Stirnseiten des Führungsteiles 8 vorhanden ist. Je eine Abschrägung befindet sich vorzugsweise zu beiden Seiten des an der Stirnseite des Führungsteiles 8 befindlichen Bereiches der Verbindungsstelle.

Während der Kolben beim vorbeschriebenen Ausführungsbeispeil zwei Flüssigkeitskammern 25 und 26 voneinander trennt, ist auch eine Ausbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung derart möglich, daß der Kolben zur Trennung zweier Gaskammern dient.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann statt bei einer Gasfeder auch bei einem Stoßdämpfer oder dgl. vorgesehen sein.

Claims (10)

1. Vorrichtung mit einem in einem Zylindermantel (2) bewegbaren Kolben (5), der eine Verbindung zwischen seinen beiden Seiten und im Bereich seiner Kolbenstange (9) einen über seinen Dichtteil (6) axial überstehenden Vorsprung (7, 8) aufweist, in dem eine seine Innen- und Außenseite verbindende Bohrung (18) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorsprung (7, 8) einen mit dem Zylindermantel (2) zusammenwirkenden Führungsteil (8) aufweist, zwischen dem und dem Dichtteil (6) ein die Bohrung (18) aufweisender Abstandteil (7) vorgesehen ist, und daß auf dem Außenumfang des Führungsteiles (8) mindestens eine seine beiden Stirnseiten miteinander verbindende, drosselnde Verbindungsstelle (19) vorgesehen ist, in deren Bereich der Führungsteil von seinem kreisförmigen Querschnitt in Richtung zur Achsmitte abweicht.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsstelle (19) nach Art einer Wendel verläuft.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei wendelförmige Verbindungsstellen (19) kreuzweise angeordnet sind.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Steigungswinkel der beide Stirnseiten des Führungsteiles (8) miteinander verbindenden Verbindungsstelle (19) derart, daß diese nur über einen Teil des Umfanges des Führungsteiles (8) verläuft, mindestens zwei gleichmäßig auf dessen Umfang verteilt angeordnete Verbindungsstellen vorgesehen sind.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Führungsteil (8) an seinen beiden Stirnseiten neben der Verbindungsstelle (19) je eine beim Bewegen des Kolbens (5) einen Schmierkeil bewirkende Abschrägung aufweist.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsstelle (19) als Verbindungsnut ausgebildet ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die wendelförmig angeordnete Verbindungsstelle (19) etwa eins bis zehn, insbesondere fünf, Windungen, hat.

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die wendelförmig angeordnete Verbindungsstelle (19) mehrgängig ausgebildet ist.

9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die als Verbindungsnut ausgebildete Verbindungsstelle (19) eine Breite von etwa dem 0,08 bis 0,12-fachen, insbesondere dem 0,1-fachen, des Durchmessers des Führungsteiles (8) und eine Tiefe von etwa dem 0,015 bis 0,025-fachen, insbesondere dem 0,02-fachen, des Durchmessers des Führungsteiles (8) hat.

10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Spiel zwischen dem Zylindermantel (2) und dem Führungsteil (8) etwa das 0,001- bis 0,006 fache, insbesondere das 0,002-fache, des Durchmessers des Führungsteiles beträgt.