DE4421968A1 - Dichtung für Dämpfungskolben - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Dämpfungskolben für einen Schwin­ gungsdämpfer, wobei der Dämpfungskolben an einer Kolbenstange befestigt ist und einen eine Dämpfungsflüssigkeit enthaltenden Dämpferzylinder in zwei Arbeitsräume unterteilt und zwischen seiner Außenumfangsfläche und der umgebenden Zylinderinnenwan­ dung eine ringförmige Dichtung aufweist.

Solche Dichtungen für Dämpfungskolben sind im Stand der Technik als Kolbenringe bekannt und üblicherweise als geteilte Ringe ausgeführt, die - aus den unterschiedlichsten Materialien be­ stehend - in einer um den Kolben laufenden Nut eingelegt werden.

Die Teilung der Ringe ist üblicherweise als schräg verlaufender oder stufenförmiger Schlitz ausgeführt und muß im Trennbereich mit den nötigen Toleranzen versehen werden, die einen bestimmten Wärme- und Druckbereich handhabbar werden lassen.

Der Nachteil dieser geteilten Ringe besteht darin, daß durch Formabweichungen der Ringe oder auch durch die im Schlitz vor­ handenen Toleranzen eine mangelhafte Abdichtung bereitgestellt wird und Leckagen- und Druckverluste auftreten können, die eine ungewollte "Bypass-Strömung" zwischen Zylinderinnenwandung und Kolbenaußenumfang zur Folge hat.

Die DE 40 32 609 zeigt einen Kolben mit einem Kolbenring, wobei dieser Kolbenring nicht durch die bereits geschilderte Schnapp-Ver­ bindung in eine Nut des Kolbens eingelegt wird, sondern bei dem der Kolbenring mit dem Kolben fest und unlösbar verbunden und an mindestens einer Stirnseite gegenüber einem Absatz des Kolbens abgedichtet ist.

Die hier gezeigte Ausführung löst zwar das Problem der Toleran­ zen und auch der ungewollten Bypass-Strömung durch den Schlitz, zeigt aber als Nachteile relativ hohe Herstellungskosten durch eine mehrfache ringförmige Nutung der Außenumfangsfläche des Kolbens bzw. des Tragkörpers und weist darüberhinaus eine Ab­ dichtfunktion nur in einer Arbeitsrichtung, nämlich der Zugrich­ tung auf.

Es bestand also die Aufgabe, eine Kolbendichtung vorzusehen, welche auf sichere Weise Leckagen zwischen Kolbenaußenumfangs­ fläche und Zylinderinnenwand vermeidet, eine einfache Herstel­ lung durch geringstmögliche Bearbeitung des Kolbens oder Trag­ körpers gewährleistet, weiterhin eine sichere Abdichtung in Zug- und in Druckrichtung bereitstellt sowie letztlich in den Anfor­ derungen an die Herstellungstoleranzen möglichst großzügig aus­ gelegt werden kann.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Hauptanspruchs. Hierbei ist die Außenmantelfläche des Dämpfungskolbens ganz oder teilweise mit einer Kunststoffschicht bedeckt, welche in der Nä­ he des oberen und unteren Kolbenendes Dichtlippen aufweist, wo­ bei die Dichtlippen an der Zylinderinnenwandung liegen und durch den jeweils in dem an die Dichtlippen anschließenden Zylinderin­ nenraum herrschenden Druck an die Zylinderinnenwandung anpreßbar sind.

Hierdurch wird eine auf beiden Seiten, d. h. in Zug- und Druck­ richtung wirkende sichere Abdichtung erreicht, die durch den Druckaufbau in dem jeweils mit höherem Druck beaufschlagten Zy­ linderinnenraum noch verstärkt wird, da hierdurch die Dichtlip­ pen an die Zylinderinnenwandung anpreßbar sind. Die Kunststoff­ schicht weist darüberhinaus den Vorteil auf, daß auch bei hohem Anpreßdruck die Gleitfähigkeit an der Zylinderinnenwandung nicht verringert wird.

Vorteilhafterweise ist der Kolben an seiner Außenmantelfläche mit Profilierungen versehen, welche eine formschlüssige Verbin­ dung zwischen der Kunststoffschicht und dem Kolben bereitstel­ len.

Durch eine solche formschlüssige Verbindung sind zum einen die Toleranzforderungen reduzierbar und es lassen sich zum anderen Kunststoffschichten als vorgefertigte Ringe herstellen, die durch leichtes Aufweiten über den Kolben gezogen werden und dort in die vorhandenen Profilierungen einschnappen.

Diese Profilierungen können vorteilhafterweise so ausgebildet werden, daß die Kunststoffschicht mindestens einen Teil des Kol­ bens in axialer Richtung formschlüssig umgreift. Hierbei ist am oberen und am unteren Ende der als Dichtung ausgebildeten Kunst­ stoffschicht bzw. des umgriffenen Bereiches ein nach innen wei­ sender Kragen der Kunststoffschicht vorhanden.

Dieser nach innen weisende Kragen wird ebenfalls durch den je­ weils im Zug- oder Druckraum bei einem Arbeitshub bestehenden Druck an den Kolben gedrückt und wird dadurch druckabhängig zu­ sätzlich in seiner Position fixiert.

Eine ähnlich sichere vorteilhafte Befestigung der Kunststoff­ schicht ergibt sich, wenn die Profilierungen in Form einer oder mehrerer auf der Umfangsfläche des Kolbens angebrachten Nuten so ausgebildet sind, daß die Teile des Kolbens die Kunststoff­ schicht in axialer Richtung mindestens teilweise umgreifen.

Hier ist zwar keine Druckbeaufschlagung der Formverbindung zwi­ schen Kolben und Kunststoffschicht gegeben, jedoch läßt die Kol­ benbreite eine sehr einfach herzustellende und für weniger hohe Druckstufen sicher fixierte Anordnung der Kunststoffschicht auf dem Kolben zu.

Eine weitere vorteilhafte Ausbildung der Kunststoffschicht läßt sich dadurch erreichen, daß letztere durch Sintern oder Sprit­ zen auf die Außenumfangsfläche des Kolbens so aufgebracht wird, daß eine nicht lösbare Verbindung zwischen Kunststoffschicht und den Poren des vorzugsweise aus Sinterstahl hergestellten Kolbens existiert.

Der Kolbengrundkörper, d. h. der Tragkörper kann hierbei in eine etwa ein Kunststoffpulver enthaltende Sinterform eingelegt wer­ den, die dann durch Druck und Wärme ein Verschmelzen und einen Verbund der Kunststoffschicht mit dem Kolbengrundkörper bereit­ stellt.

Ein gleich sicherer Verbund zwischen Kunststoffschicht und Kol­ bengrundkörper kann durch Aufspritzen des flüssigen Kunststoffes in einen entsprechenden Spritzwerkzeug herbeigeführt werden.

Die Formung der Kunststoffschicht ist hierbei besonders leicht durch die Innengestaltung des Werkzeuges zu variieren und zu be­ stimmen.

Eine weitere Maßnahme zur sicheren Abdichtung besteht darin, daß die Kunststoffschicht an ihrer der Zylinderinnenwand zugewandten Umfangsfläche eine von der Kreiszylinderform abweichende Mantel­ fläche aufweist und hierbei eine oder mehrere in Form von Nuten ausgebildete Rücksprünge zeigt.

Hierbei werden auf der Außenumfangsfläche der Kunststoffschicht ringförmige Hohlräume gebildet, die von mehreren bis nahe an die Zylinderinnenwand reichenden Vorsprüngen getrennt werden. Falls hier z. B. durch Veralterung der Dichtlippen Leckagen entstehen, bilden die ringförmigen Räume Druckräume mit ständig abnehmendem Druck, wobei die Leckströme jeweils zwischen der Zylinderinnen­ wandung und den Vorsprüngen in den nächsten Druckraum fließen müssen, der durch Drossel- und Strömungsverluste einen stufen­ förmig erniedrigten Druck aufweist. Bei einer genügenden Viel­ zahl von Nuten ist die zur Niederdruckseite am nächsten angeord­ neten Nut mit einem der Niederdruckseite vergleichbaren Druck belastet und somit Dichtigkeit erreicht.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung besteht darin, daß die Rücksprünge in Form von Labyrinthdichtungen ausgebildet sind, so daß eine zusätzliche Abdichtung über Strömungs- und Drosselver­ luste des jeweiligen Mediums vorgehalten wird.

Anhand der Zeichnungen soll die Erfindung näher dargestellt wer­ den.

Es zeigen die

Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Dämpfungskolben im Schnitt, bei dem die Kunststoffschicht mindestens einen Teil des Kolbens in axialer Richtung formschlüssig umgreift,

Fig. 2 einen Dämpfungskolben, bei dem Teile des Kolbens die Kunststoffschicht in axialer Richtung, mindestens teilweise umgreifen,

Fig. 3 eine Außenumfangsfläche in abgerollter Darstellung, welche Profilierungen zeigt, die eine formschlüssige Verbindung zwischen Kunststoffschicht und Kolben be­ reitstellen.

Es zeigt die Fig. 1 den Dämpfungskolben 1, welcher auf der Kol­ benstange 2 befestigt und mit den Durchgangsbohrungen 3 und 3′ versehen ist.

Die Durchgangsbohrungen 3 und 3′ sind mit den Ventilscheiben 4 und 5 versehen.

An der Außenmantelfläche 6 des Dämpfungskolbens 1 befindet sich die als Dichtung zwischen Kolben und Zylinderwand 8 dienende Kunststoffschicht 9, welche in der Nähe des oberen und des unte­ ren Kolbenendes Dichtlippen 10 und 11 aufweist, die durch den jeweils in dem an die Dichtlippen anschließenden Zylinderinnen­ raum 12 bzw. 13 herrschenden Druck an die Zylinderinnenwandung anpreßbar sind.

Am unteren und oberen Ende des Kolbens sind Profilierungen 14 und 15 vorgesehen, die in Form von Rücksprüngen so ausgebildet sind, daß die Kunststoffschicht mit den beiden Kragen 16 und 17 den Kolben in axialer Richtung formschlüssig umgreift.

Eine weitere Ausführung zeigt die Fig. 2, welche einen geteilten Kolben 18 aufweist, der aus den beiden Hälften 19 und 20 be­ steht.

Auch hier sind Federscheiben 21 und 21′ erkennbar, welche je nach Zug- oder Druckrichtung die durch die in den beiden Teilen vorhandenen Ausnehmungen gebildeten Strömungskanäle 22 öffnen. Die hier vorhandene Kunststoffschicht 23 weist neben ihren oben und unten angeordneten Dichtlippen 24 und 25 eine von der Kreis­ zylinderform abweichende und der Zylinderinnenwand 26 zugewandte Außenoberfläche auf, welche mehrere in Form von Nuten 27, 28, 29 ausgebildete Rücksprünge beinhaltet.

Hierdurch entsteht das bereits beschriebene stufenförmig absin­ kende Druckgefälle bei eventuellen Leckagen durch defekte oder veraltete Dichtlippen.

Bei dieser Ausführung ist zudem die Umfangsfläche des Kolbens mit einer Nut 30 versehen, so daß die oberen und unteren Endtei­ le des Kolbens 31 und 32 die Kunststoffdichte in axialer Richtung teilweise umgreifen.

Die Fig. 3 zeigt eine abgerollte Außenmantelfläche 33 mit zahn­ förmigen Profilierungen 34 bis 38, die eine formschlüssige Ver­ bindung zwischen Kunststoffschicht und Kolben bereitstellen. Der Vorteil bei diesen zahnförmigen Profilierungen besteht darin, daß gleichzeitig eine axiale Fixierung und eine Befestigung in Umfangs- bzw. Tangentialrichtung erfolgen kann.

Die in der abgerollten Darstellung hier gezeigten zahnförmigen Profilierungen sind jeweils kleine Vertiefungen im Kolben und können auch, je nach Gegebenheit, als Vertiefungen in der Kunst­ stoffschicht und Erhebungen im Kolben ausgebildet sein.

Bezugszeichenliste

1 Dämpfungskolben
2 Kolbenstange
3, 3′ Durchgangsbohrung
4 Ventilscheibe
5 Ventilscheibe
6 Außenmantelfläche
7
8 Zylinderwand
9 Kunststoffschicht
10 Dichtlippe
11 Dichtlippe
12 Zylinderinnenraum
13 Zylinderinnenraum
14 Profilierung
15 Profilierung
16 Kragen
17 Kragen
18 Kolben
19, 20 Kolbenhälfte
21, 21′ Federscheiben
22 Strömungskanäle
23 Kunststoffschicht
24, 25 Dichtlippen
26 Zylinderinnenwand
27, 28, 29, 30 Nut
31, 32 Kolben-Endteil
33 Außenmantelfläche
34, 35 Profilierungen

Claims (6)

1. Dämpfungskolben für einen Schwingungsdämpfer, wobei Dämpfungskolben an einer Kolbenstange befestigt ist und einen eine Dämpfungsflüssigkeit enthaltenden Dämpfungszy­ linder in zwei Arbeitsräume unterteilt und zwischen seiner Außenmantelfläche und der umgebenden Zylinderinnenfläche eine ringförmige Richtung aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenmantelfläche ganz oder teilweise mit einer Kunststoffschicht bedeckt ist, welche in der Nähe des oberen und unteren Kolbenendes Dichtlippen aufweist, wobei die Dichtlippen an der Zylinderinnenwandung anliegen und durch den jeweils in dem an die Dichtlippen anschließenden Zy­ linderinnenraum herrschenden Druck an die Zylinderinnen­ wandung anpreßbar sind.

2. Dämpfungskolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffschicht als Spritzteil ausgebildet ist und der Kolben an seiner Außenmantelfläche Profilierungen aufweist, welche eine formschlüssige Verbindung zwischen Kunststoffschicht und Kolben bereitstellen

• 3. Dämpfungskolben nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Profilierungen am unteren und oberen Ende des Kolbens in Form von Rücksprüngen so ausgebildet sind, daß die Kunststoffschicht mindestens einen Teil des Kolbens in axialer Richtung formschlüssig umgreift.

4. Dämpfungskolben nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnete daß die Profilierungen in Form einer oder mehrerer auf der Umfangsfläche des Kolbens angebrachten Nuten so ausge­ bildet sind, daß Teile des Kolbens die Kunststoffschicht in axialer Richtung mindestens teilweise umgreifen.

5. Dämpfungskolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnete daß die Kunststoffschicht durch Sintern auf die Außenum­ fangsfläche des Kolbens so aufgebracht wird, daß eine chemische Verbindung zwischen Kunststoffschicht und Kolben existiert.

6. Dämpfungskolben nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnete daß die Kunststoffschicht an ihrer der Zylinderinnenwand zugewandten Umfangsfläche eine von der Kreiszylinderform abweichenden Mantelfläche mit einem oder mehreren in Form von Nuten ausgebildeten Rücksprüngen aufweist.

7. Dämpfungskolben nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnete daß die Rücksprünge in Form von Nuten als Labyrinthdich­ tung ausgebildet sind.