DE4311101B4

DE4311101B4 - Einteilige Blechkolbenstangenführung für einen Schwingungsdämpfer

Info

Publication number: DE4311101B4
Application number: DE19934311101
Authority: DE
Inventors: Hubert Beck
Original assignee: ZF Sachs AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1993-04-03
Filing date: 1993-04-03
Publication date: 2004-01-15
Anticipated expiration: 2013-04-04
Also published as: DE4311101A1

Abstract

Einteilige Blechkolbenstangenführung, insbesondere für einen Schwingungsdämpfer, der u. a aus einem Behälterrohr und einem dämpfmediumgefüllten Druckrohr besteht, wobei zwischen dem Behälterrohr und dem Druckrohr ein Ausgleichsraum gebildet wird, wobei des weiteren eine Kolbenstangendichtung den Schwingungsdämpfer gegenüber der Atmosphäre verschließt, umfassend einen gestuften kreisringförmigen, topfartigen Grundkörper mit einer konzentrischen Führungsfläche für eine Lagerbuchse, eine Auflagefläche für die Kolbenstangendichtung und eine Führungsfläche gegenüber dem Behälterrohr, mindestens einer Rückflußöffnung, die mit dem Ausgleichsraum verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Außendurchmesser der Kolbenstangenführung (17) und der Innendurchmesser des Behälterrohres (3) ausgehend von der/denRückflußöffnung/en (27) radial schmale Beruhigungskanäle (29) zum Ausgleichsraum (7) bilden, die unter Ausnutzung der Adhäsionskräfte für ein Ablaufen des Dämpfmediums auf der Innenwandung des Behälterrohres (3) sorgen.

Description

Die Erfindung betrifft eine einteilige Blechkolbenstangenführung gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
Es ist bei dieser Gattung von Schwingungsdämpfern allgemein üblich, daß einerseits das Lecköl zwischen der Kolbenstange und der Führung und andererseits das immer wieder auftretende Gas im Druckrohr über den Kolbenstangenführungskomplex in den Ausgleichsraum abgelassen wird. Dadurch wird vermieden, daß die Kolbenstangendichtung vom hohen Dämpfungsdruck beaufschlagt wird bzw. durch das Vorhandensein von Gas im Hochdruckbereich Fehlfunktionen und Poltergeräusche verursacht werden. Bei hoch beanspruchten Schwingungsdämpfern dieser Art ist es zwecks Funktionsverbesserung ebenfalls üblich einen Gasdruck einzufüllen. Dieser Gasdruck fördert die Kraftschlüssigkeit des Dämpfers und unterdrückt die Neigung zu Schaumbildung. Damit das Gas sich nicht über die Kolbenstangendichtung in die Atmosphäre verflüchtigt enthält der Dämpfer zusätzlich eine Gassperre. Die Gassperre ist praktisch ein leichtgängiges Gummi-Schlauchventil, das stets dafür sorgt, daß die Kolbenstangendichtung voll im Öl steht und daß das Gas bei Stillstand des Schwingungsdämpfers keinen Zutritt in diesen Raum mehr hat, um von hier aus über die Kolbenstangenoberfläche nach außen zu gelangen. Aufgrund guter, jedoch auch teurer Dichtungsmaterialien ist es allerdings auch in einigen Fällen schon möglich ganz auf eine Gassperre zu verzichten. Die Kolbenstangenführung besteht wie üblicherweise in der Hauptsache aus einem starren Trägerteil, das zumeist aus Sinter oder ähnlichen formbindbaren Werkstoffen (Aluminiumdruckguß, Zinkdruckguß) hergestellt ist.
Problematisch ist bei der Herstellung dieser Teile stets die Entformbarkeit der komplizierten Rückflußöffnungen, wobei unerwünschte Grate entstehen. Wird dieser Grat abgearbeitet, so können unerwünschte Schmutzpartikel in das Dämpfmedium gelangen, die wiederum die Funktion der Dämpfventile gefährden. Das Entgraten beispielsweise mittels punktueller Sandstrahlung verteuert das ohnehin schon teure Einzelteil erheblich. Damit der Gasübertritt in den Ausgleichsraum in den Ölsumpf zwecks Vermeidung der Verschäumung verlaufen kann, ist beispielsweise zusätzlich ein Blechwinkelring erforderlich.
Der stets im Blechwinkelring vorhandene Ölsumpf verhindert außerdem den Wiedereintritt von Gas in das Druckrohr, insbesondere bei ruhendem und in der Abkühlungsphase befindlichem Schwingungsdämpfer.
Es gibt immer wieder Probleme, daß die unter Vorspannung stehenden Teile des Dämpfers aufgrund fehlender Elastizitäten ihre Vorspannung verlieren. Das hat zur Folge, daß der Schwingungsdämpfer aufgrund von inneren Undichtigkeiten Funktionsschwächen zeigen kann.

Die durch den Sinterwerkstoff hervorgerufenen Nachteile bei einer Kolbenstangenführung können durch eine Blechkolbenstangenführung verringert werden. Aus der DE-OS 40 30 788 ist beispielsweise eine einteilige Blechkolbenstangenführung bekannt. Die dort beschriebene Kolbenstangenführung weist jedoch einige Nachteile auf. Beispielsweise fehlen wirksame Mittel, die das Verschäumen im Ausgleichsraum verhindern. Die Gefahr des Verschäumens wird durch die unvorteilhafte Anordnung der Rückflußöffnungen gesteigert, da das Dämpfmedium frei in den Ausgleichsraum fällt. Es fehlen außerdem Maßnahmen, die den Schwingungsdämpfer unter einer Vorspannung halten, um die angesprochenen inneren Undichtigkeiten zu unterbinden.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Blechkolbenstangenführung zu realisieren, die die aufgezeigten Nachteile vermeidet und eine einfachere Herstellung mit sich bringt.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch den Patentanspruch 1 gelöst.

Die Beruhigungskanäle lassen das Dämpfmedium aus der topfartigen Kolbenstangenführung langsam an der Innenwandung herunter laufen. Unkontrolliertes Übertreten in den Ausgleichsraum mit unerwünschter Schaumbildung kann durch diese vorteilhafte Maßnahme unterdrückt werden. Die geringe radiale Ausdehnung der Beruhigungskanäle erlaubt es sogar auf ein Rückschlagventil beispielsweise in Form des bekannten Winkelringes zu verzichten, da das Gaspolster nicht durch die Beruhigungskanäle und anschließend durch den von der Kolbenstangenführung gebildeten Dämpfmediumsumpf in der Stufung der Kolbenstangenführung in das Druckrohr eindringen kann.

Des weiteren ist vorteilhafterweise vorgesehen, daß die Führungsfläche gegenüber dem Behälterrohr aus segmentartigen Führungsabschnitten besteht zwischen denen die Beruhigungskanäle verlaufen. Dadurch ergibt sich gegenüber dem Behälterrohr eine sehr steife Kolbenstangenführung. Die Einformungen der Beruhigungskanäle lassen sich sehr leicht vornehmen.

Damit die Beruhigungskanäle möglichst lang wirksam sind, sind die Rückflußöffnungen unmittelbar unterhalb der Kolbenstangenführung angebracht.

Zur Verringerung des Umformaufwandes bei der Herstellung der Kolbenstangenführung gegenüber dem genannten Stand der Technik wird die Auflagefläche auf die Kolbenstangendichtung von der Querschnittsfläche gebildet.

Gemäß einem vorteilhaften Unteranspruch sind die Rückflußöffnungen durch Ausklinkungen im Bereich der Auflagefläche für die Kolbenstangendichtung eingebracht. Die Rückflußöffnungen liegen somit stets höher als der Dämpfmediumsumpf.

Um die Länge der Beruhigungskanäle optimal auszunutzen und andererseits den Dämpfmediumsumpf möglichst tief zu gestalten, sind die Rückflußöffnungen im wesentlichen horizontal angeordnet.

Für die Ausführung eines elastischen Gliedes innerhalb des Schwingungsdämpfers ist vorgesehen, daß der Abstand zwischen den Auflageflächen für die Kolbenstangendichtung und dem Druckrohr größer ist als der zwischen der Stufung und dem Grund der Kolbenstangenführung. Wird der Dämpfer bei der Montage über die Kolbenstangendichtung vorgespannt, so kann sich die Kolbenstangenführung auf der Länge zwischen den Auflageflächen für die Kolbenstangendichtung und dem Druckrohr elastisch verformen und eine Federfunktion ausüben.

Anhand der folgenden Figurenbeschreibung wird die Erfindung näher erläutert.
Es zeigt:
1: Schnitt durch einen Schwingungsdämpfer im Bereich der Kolbenstangenführung
2: Querschnitt durch die Kolbenstangenführung
Die 1 beschränkt sich in ihrer Darstellung auf das kolbenstangenaustrittsseitige Ende eines Schwingungsdämpfers 1. Innerhalb eines Behälterrohres 1 ist ein Dämpfmedium gefülltes Druckrohr 5 angeordnet, das zusammen mit dem Behälterrohr 3 einen Ausgleichsraum 7 bildet, der mit einem Gaspolster 9 teilgefüllt ist. Eine Kolbenstangendichtung 11 verschließt den Schwingungsdämpfer 1 gegenüber der Atmosphäre. Zur Führung einer Kolbenstange 13 dient eine Lagerbuchse 15, die in eine Kolbenstangenführung 17 eingepreßt ist. Des weiteren zentriert die Kolbenstangenführung 17 das Druckrohr 5 relativ zum Behälterrohr 3.
Die Kolbenstangenführung 17 besteht aus einem gestuften, kreisringförmigen, topfartigen Grundkörper, der aus einem Blechrohling geformt ist. Der Grundkörper umfaßt eine Reihe von Führungsflächen. Zum einen ist die konzentrische Führungsfläche 19 für die Lagerbuchse 15 zu nennen. Des weiteren enthält der Grundkörper radiale und axiale Führungsflächen 21a/21b für das Druckrohr 5. Die endseitige Stirnfläche der Kolbenstangenführung 17 dient als Auflagefläche 22 für die Kolbenstangendichtung 11. Der Außendurchmesser der Kolbenstangenführung 17 bildet die Führungsfläche 23 gegenüber dem Behälterrohr 3. Die gestufte Kontur der Kolbenstangenführung 17 bildet wiederum einen Dämpfmediumsumpf 25, der stets bis an Rückflußöffnungen 27 mit Dämpfmedium gefüllt ist. Damit die Sperrwirkung des Dämpfmediumsumpfes 25 möglichst wirksam ist, sind die Rückflußöffnungen 27 sehr hoch, d. h. unmittelbar unterhalb der Kolbenstangendichtung 11 angeordnet. Die Rückflußöffnungen 27 sind mit Beruhigungskanälen 29 verbunden, die in den Ausgleichsraum 7 münden. Die Beruhigungskanäle 29 sind spanlos in die Führungsfläche 23 eingeformt und teilen diese in Führungssegmente 23a, wobei die radiale Ausdehnung der Beruhigungskanäle 29 bewußt klein gehalten wurde, um die Sperrwirkung gegenüber dem Gaspolster 9 zu verstärken.
Als elastisches Ausgleichsglied zur Verhinderung von inneren Undichtigkeiten ist ein Abstand a deutlich größer gewählt als ein Abstand b zwischen der Führungsfläche 21b und dem Grund 31 der Kolbenstangenführung 17. Bei der Montage kann der Ring mit der Höhe a hoch vorgespannt werden. Nach dem wahlweisen Verschließen mittels eines Verschweiß- oder Umbördelungsarbeitsganges dient der Ring als eine Art Feder, der das Druckrohr 5 innerhalb des Schwingungsdämpfers 1 vorspannt.
Beim Dämpferbetrieb dringt das Dämpfmedium kontrolliert durch einen Spalt 33 zwischen der Kolbenstangenführung 17 und der Lagerbuchse 15 im Bereich der Führungsfläche 19 und der Lagerbuchse 15 in den Dämpfmediumsumpf 25. Anschließend fließt das Dämpfmedium über die Rückflußöffnungen 27 in die Beruhigungskanäle 29. Diese werden von der Innenwandung des Behälterrohres 3 mitgebildet. Folglich wirken zwischen dem Behälterrohr 3 und dem Dämpfmedium hohe Adhäsionskräfte, die dafür sorgen, daß das Dämpfmedium garantiert an der Innenwandung entlang in den Ausgleichsraum 7 fließt. Dabei kann das Gaspolster 9 nicht in den Dämpfmediumsumpf 25 eindringen, so daß auf ein Rückschlagventil zwischen dem Ausgleichsraum 7 und dem Dämpfmediumsumpf 25 verzichtet werden kann.
Die aus dem Stand der Technik bekannte kardanische Wirkung kann diese Ausführung der Kolbenstangenführung 17 ebenfalls leisten, da ein relativ langer Hebelarm, der im wesentlichen von einem die Führungsfläche 19 bildenden Flansch 35 zur Verfügung steht.
Aus der 2 läßt sich erkennen, wie die Führungskanäle 29 in die Kolbenstangenführung 17 eingeprägt sind. Die Größe der Führungsabschnitte 23a sorgt für eine hohe Stabilität in radialer Richtung. Insgesamt entsteht die Kolbenstangenführung 17 durch einen sehr geringen Umformaufwand, so daß eine problemlose Fertigung vorliegt.

Claims

Einteilige Blechkolbenstangenführung, insbesondere für einen Schwingungsdämpfer, der u. a aus einem Behälterrohr und einem dämpfmediumgefüllten Druckrohr besteht, wobei zwischen dem Behälterrohr und dem Druckrohr ein Ausgleichsraum gebildet wird, wobei des weiteren eine Kolbenstangendichtung den Schwingungsdämpfer gegenüber der Atmosphäre verschließt, umfassend einen gestuften kreisringförmigen, topfartigen Grundkörper mit einer konzentrischen Führungsfläche für eine Lagerbuchse, eine Auflagefläche für die Kolbenstangendichtung und eine Führungsfläche gegenüber dem Behälterrohr, mindestens einer Rückflußöffnung, die mit dem Ausgleichsraum verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Außendurchmesser der Kolbenstangenführung (17) und der Innendurchmesser des Behälterrohres (3) ausgehend von der/den Rückflußöffnung/en (27) radial schmale Beruhigungskanäle (29) zum Ausgleichsraum (7) bilden, die unter Ausnutzung der Adhäsionskräfte für ein Ablaufen des Dämpfmediums auf der Innenwandung des Behälterrohres (3) sorgen.
Blechkolbenstangenführung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsfläche (23) aus segmentartigen Führungsabschnitten (23a) besteht, zwischen denen die Beruhigungskanäle (29) verlaufen.
Blechkolbenstangenführung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückflußöffnungen (27) unmittelbar unterhalb der Kolbenstangenführung (11) eingebracht sind.
Blechkolbenstangenführung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auflagefläche (22) für die Kolbenstangendichtung (11) von der Querschnittsfläche gebildet wird.
Blechkolbenstangenführung nach den Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückflußöffnungen (27) durch Ausklinkungen im Bereich der Auflagefläche (22) für die Kolbenstangendichtung (11) eingebracht sind.
Blechkolbenstangenführung nach Anspruch 1, daß die Rückflußöffnungen (27) im wesentlichen horizontal angeordnet sind.
Blechkolbenstangenführung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand a zwischen den Auflageflächen (21b; 22) für die Kolbenstange und dem Druckrohr größer ist als der Abstand (b) zwischen der Stufung und dem Grund (31) der Kolbenstangenführung.