DE7245450U

DE7245450U - Vorrichtung zur Abdichtung von Kolbenstangenaustrittsstellen an Federbeinen und dergleichen, insbesondere für Fahrzeugfederungen

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Publication number: DE7245450U
Application number: DE19727245450
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1971-12-17
Filing date: 1972-12-12
Publication date: 1973-03-22
Also published as: IT974088B; FR2165110A5; BE792699A; GB1396718A; ES409990A1

Description

Vorrichtung zur Abdichtung von Kolbenatangenaustrittsstellen an Federbeinen und dergleichen, insbesondere für ffahrzeugfederungen

Die Erfindung betrifft die Abdichtung einer Endwand eines Zylinders, in dem hoher Druck herrscht, wobei die Endwand von einer Kolbenstange durchgriffen ist. Die Erfindung befaßt sich insbesondere mit Hebern und im speziellen mit ölpneumatischen Stoßdämpfern oder Federbeinen von Kraftfahrzeugen des Typs, bei deren die ringförmige Kammer des Zylinders, die die Kolbenstange umgibt, unter einem hohen Druck steht.

Bei bekannten Vorrichtungen wird die Abdichtung im allgemeinen durch Anpressen einer Dichtung an die Kolbenstange erhalten, wobei die Anpressung umso kräftiger sein muß, je höher der Druck ist und je dichter die Dichtung sein muß. Die Dichtung

übt deshalb auf die Stange eine starke Reibung aus, die Abnutzungen und Deformationen infolge Srhitjäung mit eich bringt; die Reibung und Erhitzung hindert außerdem die Schmierung der Stange. Im Falle eines Stoßdämpfers addieren sich die auf die Kolbenstange ausgeübten Reibungskräfte zu den Dämpfungskräften und beeinflussen die Charakteristik des Stoßdämpfers in ungünstiger Weise. Außerdem versucht der hohe Druck, der im Zylinder herrscht und auf die Dichtung einwirkt, diese zu deformieren, wobei ihre geometrischen Abmessungen verändert werden und die Dichtung durch Extrusion in den Spieizwisöhönr-äUw hineingedrückt wird,

der zwischen der Stange und iarer iiihrung besteht, wodurch die Dichtheit der Dichtung herabgesetzt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, trotz des hohen Druckes in der ringförmiger Kammer des Zylinders eine absolute Abdichtung herzustellen, ohne auf die Kolbenstange eine übertrieben große Reibung auszuüben.

Die zur lösung dieser Aufgabe geschaffene Vorrichtung zur Abdichtung der Durchtrittsöffnung einer Kolbenstange durch eine Abschlußwand eines Zylinders, der eine ringförmige Kammer begrenzt, die die Kolbenstange innerhalb des Zylinders umgibt und in der hoher Druck herrscht, ist gekennzeichnet durch die Kombination einer ersten Dichtung mit mechanischer An-

preßeinrichtung, wobei die erste Dichtung zwischen der ringförmigen Kammer und einem die Kolbenstange umgebenden Hohlraum angeordnet und nur mäßig festgezaogen ist, um die Reibung, die sie auf die Kolbenstange ausübt, gering zu halten, mit einer zweiten Dichtung mit Diohtlippe, wobei die zweite Dichtung den genannten Hohlraum nach außen abdichtet und so angeordnet ist, daß ihre Lippe durch den Druck in diesem Hohlraum an die Kolbenstange angelegt wird, und mit Mitteln zur Aufrechterhaltung eines Zwischendruckes in dem genannten Hohlraum, der zwischen dem Druck in der ringförmigen Kammer und dem Umgebungsdruck liegt und ausreicht, um eine absolute Dichtheit der zweiten Dichtung zu bewirken.

Die erste Dichtung mit mechanischer Spannvorrichtung braucht nur verhältnismäßig leicht an die Kolbenstange angedrückt zu werden, wodurch die oben genannten Nachteile vermieden werden. Die zwischen der Dichtung und der Kolbenstange hindurchtretende Flüssigkeit wird in dem Hohlraum gesammelt, in dem ein Zwischendruck herrscht, der niedriger ist und der die Lippe der Lippendichtung mit mäßiger Kraft gegen die Stange drückt, jedoch mit einer Kraft, die ausreicht, um eine absolute Dichtheit zu erzielen.

Die Flüssigkeit, die sich im Hohlraum sammelt, kann nach außen abgeSnrt werden, z.B. mit Eilfe eines Ventils, das durch eine Feder belastet ist, um in dem Hohlraum den gewünschter» Zwischendruck aufrechtzuerhalten.

Eine Federungsvorrichtung enthält, obwohl die ringförmige, die Kolbenstange umgebende Kammer eines Stoßdämpfers oder eines Federbeines einem sehr hohen Druck unterworfen ist, im allgemeinen auch eine Kammer mit niedrigerem Druck, der als Flüssigkeitsreservoir dient. Gemäß einer Besonderheit der Erfindung ist der unter dem Zwischendruck stehende Hohlraum mit dem Flüssigkeitsreservoir verbunden.

Im folgenden wird anhand der Zeichnung ein Äusführungsbeispiel Ö3T Erfindung besch-leben. Es zeigen:

Fig. 1 einen shematisuchen Schnitt- durch ein ölpneumatisches Federbein mit automatischer Höhenregulierung durch Selbetpumpung,

Fig. 2 einen gegenüber Fig. 1 vergrößerten Schnitt durch den unteren Teil eines Federbeines, dessen Wirkungsweise in Fig. 1 schematisch dargestellt ist, wobei Fig. 2 eine Dichtungsvorrichtung gemäß der Erfindung zeigt und

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Fig. 3 einen Schnitt durch den oberen Teil des Federbeines nach Fig. 2.

Das in Fig. 1 dargestellte Federbein hat als wesentliche Bestandteile ©inen Zylinder 1, in dem ein ringförmiger Kolben 2 gleitet, der von einer hohlen Kolbenstange 3 getragen ist, die ihrerseits auf einem hohlen Plunger 4 gleitet, der Im Bodenstück 5 des Zylinders befestigt ist und in eiren Einstich 6 dieses Bodenstückes mündet. Der Einstich 6 kann Öl aus einem ringförmigen Reservoir 7 aufnehmen, das den Zylinder 1 über einen Teil seiner Höhe umgibt und das durch eine elastische Membran 8 von einer ringförmigen Kammer 9 getrennt ist, die ein abgeschlossenes Luftvolumen enthält,und zwar über einen Durchlaß 10, der im Bodenstück 5 vorgesehen und mit einem Rückschlagventil 10a ausgerüstet ist. Bin ebenfalls in Bodenstück 5 vorgesehener anderer Durchlaß 11 ist mit einem Rückschlagventil 11a ausgerüstet und gestattet dem Öl das Übertreten aus dem Einstich 6 in den Zylinder 1. Der Hin- und Hergang der Kolbenstange 3 übei dem Plunger 4 "bewirkt also ein Pumpen von öl aus dem Reservoir 7 in den Zylinder 1.

Die Kolbenstange 3 durchgreift eine den Zylinder 1 abschließende Wand 12. Der Kolben 2 ist von Durchlässen 2a und 2b durchgriffen, die miG Ventilen 2c, 2d ausgerüstet sind.

Die Yentile 2c, 2d bremsen die Strömung des Öles aus dem die Stange 3 umgehenden ringförmigen Raum 13 durch den Kolben in die auf der anderen Seite des Kolbens befindliche Kammer 14 und umgekehrt.

Die ringförmige Kammer 13 kommuniziert über einen in der Wand 12 vorgesehenen Durchlaß 15 mit einer den Zylinder 1 umgebenden ringförmigen Kammer 16, die durch eine elastische Membran 17 von einer anderen, komprimierte Luft enthaltenden ringförmigen Kammer 18 getrennt ist. Das Innere des Zylirders i kommuniziert über einen Durchlaß 19 in der Wand des hohlen Plungers 4- mit dem Reservoir 7. Der Durchlaß 19 mündet etwa in der Höhenmitte des Zylinders über einen Durchlas 20 in diesen und ist mit dem Reservoir 7 über eitlen im Bodenstück 5 vorgesehenen Kanal 21 verbunden.

Das Bodenstück 5 und die Kolbenstange 3 sind mit Organen 5a, 3a ausgerüstet, die ihre Befestigung an einer gefederten Masse bzw. an einer nicht gefederten Masse eines Fahrzeuges gestatten. Während sich das Fahrzeug ta/egt, erzeugt der Hin- und Hergang des Kolbens, wie dies weiter oben erläutert wurde, ein dauerndes Pumpen von öl aus dem Reservoir 7 in die Kammer 14 sowie durch die Durchlässe 2a und 2b einen Ölstrom zwischen der Kammer 14 und der ringförmigen Kammer 13,

die mit der Kammer 16 kommuniziert, wobei die Kammer 15 mit der in der Kammer 18 enthaltenen komprimierten Luft zusammenwirkt, um eine pneumatische Feder zu bilden, die das Gewicht der abgefederten Masse mindestens teilweise trägt. Wenn die Kolbenstange 3 den Durchlaß 20 abdeckt, erzeugt der Zustrom des Öles aus dem Reservoir 7 in den Zylinder eine Verlängerung des Federbeines, bis dieser Durchlaß freigelegt ist und über die Durchlässe 19 und 21 die Rückkehr des Öles in das Reservoir gestattet. Wenn da3 Federbein sich weiter verlängert, wird die Rückkehr des Öles durch diesen Durchlaß und diese Durchbrüche ein^e Verkürzung des Federbeines hervorrufen, bis die Kolbenstange 3 den Durchlaß 20 erneut abdeckt. Der Pumpeffekt wirkt also mit den Rückströmdurchlässen zusammen, um automatisch die Höhenlage der Federung zu regeln, wobei sich der Kolben 2 immer in der Nähe der Bohrung 20 befindet, unabhängig von der Beladung des Fahrzeuges. Der Pumpstrom wirkt auch mit den Ventilen 2c, 2d des Kolbens zum Zwecke der Dämpfung de_: Federung zusammen.

Der Druck in der ringförmigen Kammer 13 ist gleich wie der Druck in der Luftkammer 18, der die Federung bewirkt und der mehrere hundert bar erreichen kann. Der Druck ist sehr viel höher als der Druck im Reservoir 7, wobei jedoch der Druck im Reservoir 7 nichtsdestoweniger größer ist ale der Umgebungsdruck. Die Abdichtung um die Kolbenstange 3 an ihrem Durchtritt

durch die Wand λζ wird durch eine vorrichtung "Dewirkt, die in Fig. 1 bei 22 schematisch und in Fig. 2 im Detail dargestellt ist.

Wie aus Fig. 2 zu ersehen ist, besteht die Wand des Zyl3.nders 1 aus zwei koaxial angeordneten Rohren 23, 24, zwischen denen ein schmaler ringförmiger Raum 25 vorhanden ist, dessen Aufgabe r.och erläutert werden wird. Die zueinander konzentrischen Rohre greifen in eine ringförmige Nut 26 der Wand 12 ein, die den Zylinder abschließt und von der Kolbenstange 3 durchgriffen ist. Die Wand 12 ist mittels eines Gewinderinges 27 gehalten, der auf ein Gewinde 28a des Rohres 28 aufgeschraubt ist, das die ringförmigen Kammern 18 und 7 außen begrenzt (siehe auch Fig. 1). Zwei zueinander konzentrisch angeordnete torische Dichtungen 29, 30, von denen eine zwischen dem Rohr 23 und der inneren Wand der Nut 26 und die andere zwischen dem äußeren Rohr 24 und der Außenwand der Nut 26 angeordnet ist, isolieren den Zwischenraum 25 zwischen den Kammern 13 und 16 hermetisch.

Die Wand 12 ist von einer zentrisch in ihr angeordneten abgestuften Bohrung durchbrochen, die vom Inneren des Zylinders nach außen hin betrachtet vier Bohrungsabschnitte 31, 32, 33, 34 mit abnehmenden Durchmessern, einen kurzen Einstich 35 und drei Bohrungsabschnitte 36, 37, 38 mit zunehmenden Durch-

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wie aus der Zeichnung ersichtlich, mit Innengewinde versehen.

In den Bohrungsabschnitt 34 ist ein selbstschmierender Ring

39 eingepreßt, der zur Führung der Stange 3 dient. Solche selbstschmierenden Ringe sind an sich bekannt; sie können aus einer Metallegierung oder aus einem Kunstharz bestehen. Im Bohrungsabschnitt 33, d.h. auf der Seite des Ringes, die dem hohen Druck in der Kammer 13 ausgesetzt ist, ist eine Dichtung mit mechanischer Zusammenpreßvorrichtung angeordnet i die aus zwei !lementen 40. 4i besteht. Das Element

40 ist eine Manschette mit Plansch 40a, die aus Polytetrafluoräthylen geformt ist und deren Abmessungen so gewählt sind, daß öle die Stange 3 dicht umschließt und so bereits aus eigener Kraft eine gewisse Dichtheit bewirkt, wobei dennoch eine relativ geringe Reibung vorhanden ist dak der Verwendung von Polytretrafluoräthylen als Werkstoff für die Dichtung. Das Element 41 ist ein torischer Körper aus synthetischem Gummi, der gegen die Wand des Bohrungsabschnittes 33, die Außenseite der Manschette 40 sovie gegen den Plansch 40a der Manschette gepreßt ist, wobei der Plansch 40a der Manschette auf der Schulter zwischen den Bohrungsabschnitten 34 und 35 aufliegt und die Anpressong des Ringes

41 durch einen Gewindering 42 bewirkt wird, der in die Gewindebohrung 32 eingeschraubt ist. Der torische Körper 41

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bewirkt einerseits eine statische Dichtung gegenüber der Wand der Bohrung 33 und wirkt andererseits als federndes Element, das den zylindrischen. Teil der Manschette 40 noch enger an die Stange 3 anpreßt.

Die so durch die Dichtung 40, 41 bei geringer Reibung hergestellte Dichtung ist nicht absolut dicht, jedoch gelangt die Flüssigkeit, die nach und nach durch diese Dichtung hindurch auf die andere Seite des Führungsringes 39 dringt, mit einem Druck in die Kammer 35, der im Vergleich mit dem Druck, der in der Kammer 13 herrscht, sehr niedrig ist. Wenn man dafür sorgt, daß sich die Flüssigkeit, die in den Einstich 35 gelangt, nicht a^s&amelt und wenn man in diesem Einstich auch noch einen Druck aufrechterhält, der größer ist als der Umgebungsdruck, kann man ein Entweichen der Flüssigkeit aus dem Einstich längs der Kolbenstange mittels einer einfachen Lippendichtung verhindern, die durch diesen Druck an die Kolbenstange angedrückt wird.

Bei der dargestellten Ausführungsform wurde zu diesem Zweck eine Dichtung 43 aus elastischem Material mit mehreren Lippen verwendet, die einen Flar.sch 43a aufweist, der in den Bohrungsabschnitt 37 eingespannt ist und der durch einen eingeschraubten Gewindering 44 gegen die Schulter gedrückt ist, die den Boden d-es Bohrungsabschnittes 37 bildet. Die Dichtung hat einen kegel-

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stumpf förmigen Teil 43b, der in den durch, den Bohrungsabschnitt 36 und den Einstich 35 gebildeten Raum eingreift, wobei das Ende dieses kegelstumpfförmigen Teiles 43b mit einer Reihe von Lippen 43c versehen ist, die an der Stange 3 anliegen. Der Einstich 35 kommuniziert über einen in der Wand 12 vorhandenen Kanal 45 mit dem ringförmigen Raum 25, der seinerseits mit dem Reservoir 7 über einen im .Bodenstück 5 vorgesehenen !Durchlaß 46 kommuniziert (siehe Pig. 3). Der Hohlraum 35, 36 ist auf diese Weise dem Druck im Reservoir 7 unterworfen, der zwischen dem Druck in der Kammer 13 und dem Umgebungsdruck liegt, .jedoch nur ein wenig höher ist als der Atmosphärendruck. Der Druck im Hohlraum 35> 36 drückt die Lippen 43c mit einer mäßigen Kraft gegen die Stange 3. Diese mäßige Kraft erzeugt eine nur geringe Reibung, die jedoch ausreicht, um eine absolute Abdichtung zu bewirken, die jegliches Entweichen von Öl längs der Stange 3 verhindert.

Um zu verhindern, daß die Dichtung 43 zv/ischen der Stange 3 und dem Gewindering 44 herausgedrückt wird, ist auf dem Gewindering ein Stützteil 47 angeordnet, das aus BLytetrafluoräthylen geformt ist.

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Claims

- 12 Schutzansprüohe:

1. Vorrichtung zur Abdichtung der Durchtrittsöffnung einer Kolbenstange durch eine Abschlußwand eines Zylinders, der eine ringförmige Kammer begrenzt, die die Kolbenstange innerhalb des Zylinders umgibt und in der hoher Druck herrscht, gekennzeichnet durch die Kombination eine:persten Dichtung (40) mit mechanischer Anpreßeinrichtung, wobei die er3te Dichtung (40)

■4t. zwischen der ringförmigen Kammer ('3) und einem die Kolbenstange (3) umgebenden Hohlraum (35) angeordnet und nur mäßig festgezoger i3t, um die Reibung, die sie auf die Kolbenstange (3) ausübt, gering zu halten, mit einer zweiten Dichtung (43) mit Dichtlippe (43c), wobei die zweite Dichtung (43) den genannten Hohlraum (35) nach außen abdichtet und so angeordnet ist, daß ihre Lippe (4?c) durch den Druck in diesem Hohlraum (35) an die Kolbenstange (3) angelegt wird, und mit Mitteln zur Aufrechterhaltung eines Zwischendruckes in dem genannten

-if Hohlraum (35), der zwischan dem Druck in der ringförmigen Kammer (13) und dem Umgebungsdruck liegt und ausreicht, um eine absolute Dichtheit der zweiten Dichtung (43) zu bewirken.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1 für ein ölpneumatisches Federbein, in dem sich ein Reservoir befindet, in dem ein Zwischendruck herrscht, der zwischen dem Druck in dei.¹ ringförmigen Kammer und dem Umgeoungadruck liegt, dadurch gekennzeichnet,

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daß der Hohlraum (35) mit dem Reservoir (7) verbunden ist, in dem der Zwischendruck herrscht.

3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Dichtung mit nechanischer Anpreßeinrichtung eine Manschette (40) mit ilansch (4Oa) aufweist, die in einer die Stange (3) umgebenden Bohrung (33) angeordnet ist sowie Mittal (42) zum mechanischen Anpressen eines toriochen Körpers (41) aus elastom-erem Material gegen die benachbarten Wände von Bohrung (33) und Manschette (40) und gegen den Flansch (40a) der Manschette, um dadurch die Manschette an die Stange (3) anzupassen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die mit einem Flansch (40a) versehene Manschette (40) aus Polytetrafluoräthylen besteht.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen selbstschmierenden Führungsring (34), der zwischen der ersten Dichtung (40) und dem Hohlraum (35) angeordnet ist.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Dichtung (43) mehrere

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(45c) aufweis

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die zweite Dichtung einen kegelstumpfförmigen Teil aufweiBt, dessen Außenfläche dem Druck im Hohlraum ausgesetzt ist, gekennzeichnet durch einen Stützteil (47), der als Anlage für die Innenfläche des kegelstumpfförmigen Teiles (45b) dient.

S. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der ötütiteil (47) aus Polytetrafluorethylen besteht.