DE7030176U - Luftdicht schliessender faltenbalg zum schutz von gleitfuehrungen. - Google Patents

Description

QebrauchBmueteranmeldu.ig 5· Auguet 1970 Anaelderini ADAM OPEL AKTIENGESELLSCHAFT, RÜSSELSIiüIM / Ik-SSEN

Luftdicht schließendor Schutz for die Gleitführungen von Kolbenstangen, insbesondere an Stoßdämpfern in der Federbeinachse von Kraftfahrzeugen.

Gleit führungen von Kolbenstangen, die beim Hin- und Hergehen des Kolbens aas das Arbeitszylinder heraustreten \uäd wieder in den Zylinder eintauchen, müssen gegen das Eindringen von Schmutz, Staub und Feuchtigkeit abgedichtet werden. Diese Abdichtung geschieht durch Manschetten und zweckaäßigerweise häufig durch Faltenbalgen aus Gummi oder Gummi ähnlichen Materialien.

Besonders wichtig ist eine solche Abdichtung an den hin- und hergehenden Kolbenstangen von Stoßdämpfern in Kraftfahreeugen, die durch ihre Anordnung unter dem Fahrzeug in besonderem Maße der Verschmutzung auegesetst sind. Bisher bat man Faltenb ajgabdichtungen an den Kolbenstangen der Stoßdämpfer in der Weise verwendet, daß das eine Ende des Faltenbalges staubdicht mit dem einen iSnde der Kolbenstange verbunden war, während sein anderes jsnde staubdicht an dem Gehäuse des Stoßdämpfers oder einem mit dem Stoüdämpfergehäuae festverbundenem Teil befestigt war. Beim eintauchen der Kolbenstange in den Zylinder wird dabei der Faltenbalg zusammengedrückt und die in ihm enthaltene Luft komprimiert. Damit aber beim Eintauchen der Kolbenetan-

ge in den Zylinder in dem abdichtenden Faltenbalg keine unerwünschte Druck- \ steigerung stattfindet, hat man den Faltenbalg mit einer Öffnung versehen, J durch die beim Zusammendrücken des Faltenbalges Luft entweichen kann, wo- j

durch eine Drucksteigerung verhindert wird. Eine solche Öffnung im Faltenbalg | braohte jedoch den Naohteil mit sich, daß beim Austrittshub der Kolbenstange ~ aus dem Zylinder Luft aus der Umgebung durch die öffnung in den Faltenbalg j

eingesaugt wurde, wobei mit der Luft auch Staub, Schmutz und Feuchtigkeit I in das Innere dee Faltenbalges eintrat.

Hierdurch wurde die Faltenbalgabdichtung der Kolbenstange und ihrer Gleit- ; führung nach gewisser Betriebsdauer unwirksam, denn der durch die zum
Druckausgleich geschaffene Öffnung eingetretene Schmutz zusammen mit der
Feuchtigkeit bewirken Korrosion und Abrieb und verkürzen die Lebensdauer
von Kolbenstange und ihrer Gleitführung. Der Neuerung liegt daher die
Aufgabe zugrunde, diesen Nachteil zu beseitigen und eine hermetisch abgeschlossene Faltenbalgabdichtung für hin- und hergehende Kolbenstangen und
ihrer Gleitführung im Zylinder zu schaffen, bei der die beim Kintaucheu der
Kolbenstange in den Arbeitszylinder auftretende Drucksteigerung innerhalb
des Faltenbalgee selbst ausgeglichen wird, so daß ein Ablassen des eich aufbauenden Druckes nicht erforderlich ist und damit auch ein Ansaugen von Auuenluft aus der längebung des Faltenbalges beim Wiederaustreten der Kolbenstange
aus dem Zylinder nicht stattfindet.

Diese Aufgabe wird neue rungs gemäß dadurch gelöst, daß als luftdicht schließender Schutz für Gleitführungen von Wellen ein Faltenbalg verwendet wird, der
aus zwei oder mehreren Abschnitten unterschiedlicher radialer Abmessungen besteht, wobei die von den einzelnen Abschnitten eingeschlossenen Volumina miteinander in Verbindung stehen. Auf diese Weise wird erreicht, daß bei einer Be-

wegung der «eile in ihrer Gleitführung die Luft unter Verkleinerung dee einen Volujnens in das andere Volumen unter Vergrößerung desselben übertrβtun kann. Die Summe der von den einseinen Abschnitten des Faltenbalges eingeschlossenen Voluaina bleibt dabei in wesentlichen gleich, da mit dem Zusammenschieben oder Aneinanderziehen der Faltenbalgabdichtungen keine nennenswerten Druckänderung«:» verbunden sind.

Ein weiteres Merkaal der Neuerung besteht darin, daü die einzelnen Abschnitte des Faltenbalgee jeweils über einen a»g miteinander verbunden sind. Der Aufbau des ?altenb&l£es führt dazu, da3 der von den Falten der kleineren radialen Abmessung gebildete Abschnitt bei ausgesogener Welle seine größte Länge und der von den Falten der größeren radialen Abmessung gebildete Abschnitt des Faltenbalges seine geringste Längenausdehnung hat und umgekehrt. In Anwendung der Neuerung auf die Federbeinführung bei der Radaufhängung von Kraftfahrzeugen wird vorgeschlagen, einen neuerungsgemäßen faltenbalg mit ■einem einen Ende fest und luftdicht mit einem Federteller der Radfeder und der Kolbenstange und mit seinem anderen Ende fest und luftdicht mit den Stoßdaapferz}-lindex zu verbinden, wobei der eine Teilabschnitt des Faltenbalges «ine gröüere Länge bei geringerem Durchmesser und der andere Teilabschnitt •ine geringere Länge bei größerem Durchmesser aufweist. Bei eingefederter Stellung des Rades ist somit der von den Falten geringeren Durchmessers umschlossene Teil des Faltenbalges verkürzt, wohingegen der von den Falten größeren Durchmessers uoschloBsene Teil des Faltenbalg«« verlängert ist. Die beim Kinfedern auftretende Drucketeigerung in dea von den Falten geringeren Durchmessers umschlossene Teil des Faltenbalges gleicht sich durch Überströmen der Luft in den von den Falten größeren Durchmessers umschlossenen Teil des Faltenbalges aus, wobei das Gesamtvolumen des Faltenbalges im wesentlichen

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unverändert bleibt.

Für sine Federbeinachse eines Kraftfahrzeuges ait einem in einjm Führungsrohr gleitend geführten Stoßdämpfer wird schließlich ein entsprechend der Neuerung aufgebauter Faltenbalg vorgeschlagen, bei den das Faltenbalgvoluaen durch eine Luftleitung mit einea Raum in Verbindung steht, aus dem bei einer Bewegung des Stoödämpferzylinders verdrängte Luft in das Faltenbalgvoluaen übertreten bzw. in den angesaugte Luft aus dim Faltenbalgvolumen eintreten kann.

In folgenden ist die Neuerung a» Ausflkrungsbeiepieleu in einzelnen anhand einer Zeichnung dargestellt und beschrieben.
In der Zeichnung ist;

, ι eine hin- und hergehende kolbenstange ait einem hermetisch abgeschlossenen Faltenbalg nach der Neuerung , wobei die linke Hälfte der Kolbenstange in ausgefairecor und die rechte Hälfte der Kolbenstange in eingefahrener Stellung gezeigt ist,

Fig. 2 die Anwendung eines hermetisch abgeechlosaenitn Faltenbalges nach der Neuerung an der Kolbenstange eines Stoßdämpfers ia einer sogenannten Fvderbeinachse ein·· Kraftfahrzeuges iu schematise -r Darstellung,

?ig· 3 eine Darstellung des in Fig. 2. gezeigten, hermetisch abgeschlossenen Paltenbalges in ein- und ausgefederter Stellung in vergröüertea Maßstäbe, wobei ebenso wie in ?ig. 1 die eiae iSlfi.e der Kolbenstange axial versetzt ztcr anderen !Bälgte dargestellt

?ig. 4 pine andere AuBführungsform der in Pig. 2 gezeigten Anwendung einer hermetisch abgeschlossenen Gleitführungsdichtung nach der Neuerung ^n eii'.er Federbeinaohse.

In Fig. 1 wird die hermetische Paltenbalgdichtung einer Kolbenstaiv^-ngleitführung nach der Neuerung an einem allgemeinen Beispiel erläutert. Die in einen Arbeitszylinder, beispielsweise in den Zylinder 12 eines Stoßdämpfers, eintauchende Kolbenstange 10 tritt durch die Gleitführung 11 in der Z^linderwand 20 in den ZylincLerraum 12 ein und aus.

Um das Eindringen von Schmutz, Staub oder Feuchtigkeit aus der Umgebung 30 der Kolbenstange 10 in die Gleitführung 11 zu verhindern bzw. um den mit der Gleitführung zusammenarbeitenden Teil der Kolbenstange sauberzuhalten, ist ein Faltenbalg 15, 17 aus elastischem Material, beispielsweise Gummi o-ier gummiähnliohem Material mit seinem einen Ende 22 mit einer Schelle 23 luftdicht an dem an der Zylinderwand 20 vorgesehenen Auge 16 befestigt und an seinem anderen Ende 13 mit einer Schelle 19 an der Kolbenstange 10 befestigt.

Der Faltenbalg 15_f 17 besteht aus zwei Teilen, von denen der eine mit den Falten 15 geringere radiale Abmessungen aber größere Länge hat als der andere Teil mit den Falten 17· Es entstehen somit zwei Volumina 13 und 14, die an dem Steg 21 miteinander in Verbindung stehen, aber gegenüber der Umgebung 30 hermetisch geschlossen sind.

In Fig. 1 ist links der Mittellinie die Stellung 25 der Kolbenstange 10 und des Faltenbalges 15, 17 bei ausgefahrener Kolbenstange veranschaulicht und rechts der Mittellinie die Stellung 26 von Kolbenstange 10 und Faltenbalg 15, 17 bei eingefahrener Kolbenstange dargestellt. Dabei ist in der Stellung 25 (bei aus-

gefahrener Kolbenstange) der Teil rtes 3<.-.lges mit den i'alten \) auseinonuergezogen, während äer xeil dej Bal£~c .-it den Falten 17 verkürzt ist, wohingegen in der Stellung 26 (bei eingefahrener Kolbenstange) der Balgenteil mit den Falten 15 verkürut und der Teil des Balges mit den Falten 17 verl-:^»rx -st, wobei aber in bilden Stellungen das Gesamtvolumen iae Balget. er-iiaJ. Ltsi. i>lei'ü',.

Diese Wirkung erklärt sich wie folgti

In der Stellung 23, der iJinbaustellung der Kolbenstange iC und des i'altenbalgee 15, 17 herrscht in der Umgebung 30 und in beiden Faltenbalgvolumen 13 und 14 Atmoephärendruck. Denkt man sich zunächst den Verbindungsste^ 21 ortsfest, so wird bei einer Linwärtsbewegung der Kolbenstange 10 in Richtung des Pfeiles 27 zuerst der Druck in dem Volumen 13 ansteigen und eich dann über die Verbindung der Volumina 13_t 14 an dem Steg 21 ausgleichen. Dabei wird der auch in dem Volumen 14 steigende Druck auf den flächenmäßig großen Steg 21 einwirken und, sobald der Druck auf den Steg 21 von innen den äußeren Atmosphärendruck übersteigt, den Teil des Faltenbalges mit den Falten 17 entgegen der Bewegung der Kolbenstange 10 ausdehnen, bis in dem Faltenbalg wieder annähernd Atmosphärendruck herrscht. Dieser Vorgang setzt sich solange fort, bis bei voll eingefahrener Kolbenstange 10 in die Stellung 26 das Volumen 14 seine größte Länge und das Volumen 13 seine geringste Längenausdehnung erreicht haben. Der Steg 21 hat alsdann die Stellung 29 erreicht und innerhalb des Gesamtvolumens 13₍ 14 herrscht infolge der r'ederwirkung der BaI-genfalten 13 und 17 ein gegenüber der Atmosphäre leicht erhöhter Druck.

Bein Ausfahren der Kolbenstange 10 a.us dem Zylinderraum 12 in Richtung des Pfeiles 28 ist der Vorgang umgekehrt. Der Balgenteil mit den Falten 15 ver-

längen; si'^i und der Druck in dem Volumen 13 füllt, Durch die Verbindung der Voi^'^na 13, 14 an dem Steg 21 gleicht sich der Druck in beiden Teilvolumen atr, ier Druck auf den groß flächigen Steg 21 von innen laut nach. Sobald der -/ _sk auf die Innenseite des Steges 21 soweit nachgelassen hat, daü der auf die Außenseite das Steges 21 wirkende Atmosphärendruck überwiegt, wandert der Steg 21 wiecfcr entgegen der Bewegungsrichtung der Kolbenstange. 10, bis der Balgenteii .-ait den Falten 17 und auch der Balgenteil mit den falten 15 wieder ihre Ausgangsstellungen eingenommen haben.

In Fig. 2 ist die Anwendung der neuerungsgemäßen Falteribalgabdichtung an einer sogenannten Federboinachse für Kraftfahrzeuge dargestellt. Barin ist bei 32 ein fester Teil des Wagenkastens eines fahrzeuges angedeutet, an dessen unterem E.nde an einem kastenförmiger. Querträger 33 ein «iuerlenker

34 angelenkt isx, der drehbeweglich an seinem äuiieren iünde den Radträger

35 mit dem Laufrad 36 hält. An dem Radträger 35 ist auiierdem das Gehäuse 37 eines Stoßdämpfers befestigt, in dem der Stoudämpferkolben 3^ hin-und herbeweglich angeordnet ist. Die Kolbenstange 39 ist mit ihrem aus dem Zylinder 37 herausragenden Ende durch ein Gummi-Metall-Bauteil 4ü und eine Schraubenverbindung 41 in bekannter Weise an dem festen Teil 32 gehalten. Zwischen zwei Federtellern 42, 43 ist die Tragfeder 44 eingespannt, wobei der Feder"t«ller 42 fest mit dem Zylinder 37 und der Federteller 43 drehbar mit der Kolbenstange verbunden sind.

Sin Faltenbalg mit Falten 43 und 46, ähnlich dem in Fig. 1 veranschaulichten, iet mit seinem, die Falten 45 aufweisenden Teil fest und luftdicht mit dem oberen Federtoller 43 und mit seinem, die Falten 46 aufweisenden Teil, fest und luftdicht mit dem Zylinder 37 verbunden.

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Die Wirkungsweise dieser ^alter^algabdichtung für die Kolbenstange 39 ist ähnlich der in Pig. 1 beschriebenen und in Fig. 3 in vergrößerten Haßstabe veranschaulicht, wo die Seite links der Mittellinie den faltenbalg 451 46 und den StoMarapferzylinder in ausgeiederter Stellung, die Seite rechte de,.- Mittellinie der. r'-itenbalg 451 4o in eingefeuerter Stellung andeutet, Beia iinfedern (Bewegung des Stcidäapferz}lInders 37 in Richtung des pfeilee 47) steigt der Druck im Faltenbalg 43> 46 über den Druck der äußeren Atmosphäre 50 und verschiebt den großflächigen Steg 49 zwischen den Falten 45 und 4b des Faltenoa-l-es gegen die Bewegungsrichtung (Pfeil 47) des Stoödäepferzi lindere, bis die Ptl tea 45 die ssif der rechtes Seite dargestellte Endeteilung erreicht haben, während dan die Palten 46 dee Paltenbalges vollständig zusammengedrückt sind.

Beim Auafedem des Stoüdämpfereyiinders 37 (Bewegung in Richtung des Pfeiles 4ö)verringert sich durch die Ausdehnung des Fj.1+«ftalgteilee mit den Falten 46 der Druck in dem Teil des Falteribalgee u»it den Falten 45« bis der Außendruck in der Atmosphäre 50 auf den Steg 49 den Teil des Faltenbalges mit den Falten 45 wieder in seine Ausgangsstellung zusammenschiebt.

In Fig. 4 ist ein Ausführungsbeispiel der neuerungsgemäßan Abdichtung schematisch angedeutet, bei dem nicht nur die Gleitführung der Kolbenstange eines Stoßdämpfers, sondern auch die Gleitführung des Stoßdämpferzylinders hermetisch gegen das Kindringen von Schmutz und Feuchtigkeit geechütet ist. Ähnlich wie in Fig. 2 veranschaulicht, ist bei 52 ein fester Teil eines Wagenkastens engedeutet, an dessen unterem ünde an einem Querträger 53 ein Querlenker 54 angelenkt ist, der drehbeweglich an sein·· äußeren Jände den Radtrager 55 mit einem Laufrad 56 WLIt. An dem Rad träger 55 ist «in an •einem unteren Ende geschlossenes, an «einem oberen Knie jedooh offen··

Führungsrohr 61 feet (duroh Sohweißung) angebracht, in dem der Stoßdärapferzylinder 57 gleitend geführt ist. Die Kolbenstange 59 des im Führungsrohr 61 auf- und abgleitenden Stoßdämpfers 57 ist im vorliegenden Ausführungebeispiel in dem Boden des Führungsrohreβ bei 60 verankert. In der Nähe seines oberen Endes ist an dem Führungsrohr ein unterer Federteller 62 fest angeschweißt, der das Widerlager für eine Tragfeder 65 bildet, die sich mit ihrem oberen Ende gegen einen Federteller 66 abstützt_!t der in üblicher Weise durch eine Schraubverbindung 67 und ein Gurarai-Metall-Bauteil 63 an dem festen Wagenkastenteil 52 gehalten ist.

In der hier beschriebenen Federbeinkonstruktion sind somit zwei Gleitführungen, nämlich die Gleitführung zwischen dem Führungsrohr 61 und dem StoiidSmpferzylinder 57 bei 68 und die Gleitführung der Kolbenstange 59 im unteren Ende des Stoßdämpferzylinders bei 69 durch die neuerungsgemäße Abdichtung in einer Einheit erzielt.

Zu diesem Zweck ist am unteren Ende des Faltenbalgteiles mit den Falten 70, der über die öffnung des Fiftrungsrohres 61 hinübergreift und der mit seinem unteren Ende luftdicht mit dem unteren Federteller 62 verbunden ist, eine Luftleitung 71 angesetzt, die mit ihrem anderen Ende in den Raum 72 zwischen dem Boden des Führungsrohres 61 und dem Zylinder 57 des Stoßdämpfers mündet. Das von dem Faltenbalgteil mit den Falten 70 umschlossene Voluaen wird durch das von dem Faltenbalgteil mit den Falten 73 umschlossene Volumen ergänzt, das mit seinem oberen Ende luftdickt mit dem oberen federteiler όύ verbunden ist. Beide Faltenbalgteile sind durch einen Steg 74 miteinander verbunden. Die Wirkungsweise dieser Abdichtung zweier Gleitführungen ist ähnlich der der oben beschriebenen Abdichtungen.

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Beim ^infedern dee Laufrades 56 taucht der Stoßdämpferzylinder 57 tiefer in das führungsrohr 61 ein und verdrängt die in dem Raum 72 zwischen dem Stoßdämpferzylinder 57 und dem Boden dee Führur£srohres 61 befindliche Luft, die über die Leitung 71 in den zwischen den Federtellern 62 und 66 angeordneten Faltentoaigteii mix den Falten 7ö «*uBti-üiat· Gleiohäöitig wxrd dsr Psitenbalgteil mit den Kalten 70 zusammengedrückt und verkürzt. Die dadurch entstehende Drucksteigerung im Faltenbalg belastet den Verbindungssteg 74 von innen. Ähnlich wie in Verbindung mit den Fig. 1 und 2 beschrieben, wird bei überwiegen der Belastung des Steges 74 auf seiner Innenseite gegenüber dem auf seine Außenseite wirkenden Ätmosphärendruck der Balgenteil mit den Palten 73 sein Volumen vergrößern.bis ein Ausgleich der Belastungen des Steges 74 stattgefunden hat.

Beim Aue feuern, d. h. bei einer- Bswöguiig des StowdeUüpfsrsyliüdsrs 57 aus dsss Führungsrohr 61 heraus, vergrößert sich der Raum 72 zwischen dem Führungsrohr 61 und dem Stoßdämpferzylinder 57 und durch die Leitung 71 strömt Luft aus dem sich verlängernden Faltenbalg 70 / 73 in diesen Raum ein. Durch die mit der Ausfederung des Rades verbundene Verlängerung des Faltenbalges in Verbindung mit der Abgabe von Luft in den sich vergrößernden Raum 72 unterhalb dee Stotidämpferzylinders 57 wird der Druck in dem Faltenbalg abgebaut, so daß der von der Atmosphäre auf die Außenseite des Steges 74 ausgeübte Druck den Faltenbalgteil mit den Falten 73 unter gleichzeitiger zusätzlicher Verlängerung des Faltenbalgteils 70 zusammendrückt. Bei anschließendem Wiedereintauchen des StoßdämpfergehäuBes 57 in das Führungsrohr läuft der Vorgang in umgekehrter Richtung ab, wobei die Aufnahme einer größeren Luftmenge im Faltenbalg dadurch ermöglicht wird, daß sich der Faltenbalgteil mit den Falten 73 unter Verschiebung des Steges 74 gegen das Laufrad 56 vergrößert.

Schutzansprüche

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Claims (4)

15. November 1971 (G 7υ 3υ -76.7)

1. .d\cht schließender Faltenbalg zum Schutz für Gleit-

> ..hrungen von Wellen,Schäften, Stangen und dgl. gegen das Eindringen von Staub, Schmutz und Feuchtigkeit, der an seinem einen Ende mit der Welle, dem Schaft oder der Stange und mit seinem anderen Ende mit der Gleitführung luftdicht verbunden ist,

dadurch gekennzeichnet, daß der Faltenbalg aus zwei oder mehreren Abschnitten unterschiedlicher radialer Abmessungen besteht, wobei die von den einzelnen Abschnitten eingeschlossenen Volumine (l3i 14) miteinander in Verbindung stehen, so daß bei einer Bewegung der Welle, des Schaftes oder der Stange (1O) in ihrer bzw. eeiner Gleitführung die Luft unter Verkleinerung des einen Volumens in das andere Volumen unter Vergrößerung desselben übergehen kann.

2. Faltenbalg nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Abschnitte des Paltenbalges jeweils über einen Steg (21) miteinander verbunden sind, und daß der von den Palten (13) der kleineren radialen Abmessung gebildete Abschnitt bei ausgezogener Welle seine größte Länge, während der von den Falten (17) der größeren radialen Abmessung gebildete Abschnitt des Faltenbalge β seine geringste Längenausdehnung hat und umgekehrt.

3. Luftdicht schließender Faltenbalg nach Anspruch 1 und 2 zum Schutz für die Gleitführung der Kolbenstange eines Stoßdämpfere gegen das Eindringen von Staub, Schmutz und Feuchtig-

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ksit, insbesondere des Stoßdämpfers η einer Pederbeisachee von Kraftfahrzeugen,

gekennzeichnet durch einen Faltenbalg, der mit seinem eisen Ende feat und luftdicht mit einea Federteller (43) und der Kolbenstange (39) ' srbunden ist, während sein anderes Ende uit dem Stoßdämpferzylindar (37) fest und luftdicht verbunden ist, aus zwei oder mehreren Abschnitten unterschiedlichen Durchmessers besteht, von denen der von den Falten (46) geringeren Durchmessers umschlossene eine größere Länge und der von den Falten (45) größeren Durchmessers umschlossene Abschnitt ein· geringere Länge aufweist, und daS beide Abschnitte durch •inen Steg miteinander verbunden sind.

4. Luftdicht schließender Faltenbalg nach Anspruch 1 und 2 sub Schute für die Gleitführung des Stoßdämpfers, insbesondere des in einen Führungsrohr gleitenden Sto&d&afer* in feiner Federbeinachse für Kraftfahrzeuge, gegen das Sindringen von Staub, Schaut« und Feuchtigkeit,

dadurch gekennzeichnet, daß der Inneurau* de· Faltcabalge« durch eine Leitung (71) axt einem Raum (72) in Verbindung steht, aus dem bei einer Bewegung des Stoßdampfersylindera (37) verdrängte Luft in daa Faltenbalgvolumen tfoertreten bsw. in den angesaugte Luft ans d« Taltenbalgvoloswa eintreten kann und der Faltenbalg aus Teilvolnmina besteht, in denen «ich «ine Drucksteigerung ausgleichen kann (Fig. 4)·

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