DE868393C

DE868393C - Guide and seal of the piston and the piston rod in the cylinder housing, especially in the case of hydraulic vibration dampers in motor vehicles

Info

Publication number: DE868393C
Application number: DEP3402A
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Zenz
Original assignee: Hemscheidt Hermann Maschinenfabrik GmbH and Co
Current assignee: Hemscheidt Hermann Maschinenfabrik GmbH and Co
Priority date: 1949-07-02
Filing date: 1949-07-03
Publication date: 1953-10-29

Description

Führung und Dichtung des Kolbens und der Kol-benstange im Zylindergehäuse, insbesondere bei hydraulischen Schwingungsdämpfern von Kraftfahrzeugen Die bekanntenmiteinerBremsflüssigkeitarbeitenden Kolhenschwingungsdämpfer, die insbesondere für Kraftfahrzeuge bestimmt sind, haben Kolben, die sich mit ihrer metallischen Mantelfläche an der Wandung des metallischen Hochdruckzylinders führen. Um die Spaltverluste möglichst klein zu halten, werden diese beiden aufeinander arbeitenden Teile mit den geDingsten Toleranzen hergestellt, die sich erreichen lassen. Das erfordert allersorgfältigste Oberflächenbehandlung. Der geringsteVerschleiß des Kolbens oder das Zylinders bewirkt einen Leistungsabfall in der Dämpfung, wodurch Federun-g und Fahrsicherheit ungünstig beeinflußt werden. Insbesondere bei Teleskopschwingungsdämpfern mit ihrenhohenKolbengeschwindigkeiten tritt unvermei,dlich nach einiger Zeit ein solcher Verschleiß ein.Guiding and sealing of the piston and the piston rod in the cylinder housing, in particular in the case of hydraulic vibration dampers of motor vehicles. The known ones that work with a brake fluid Piston vibration dampers, which are particularly intended for motor vehicles, have Pistons with their metallic outer surface on the wall of the metallic Lead high pressure cylinder. In order to keep the gap losses as small as possible these two mutually working parts are manufactured with the lowest tolerances, that can be achieved. This requires the most careful surface treatment. The slightest wear on the piston or cylinder causes a drop in performance in the damping, whereby suspension and driving safety are adversely affected. Especially with telescopic vibration dampers with their high piston speeds such wear and tear will inevitably occur after a while.

Man hat daher versucht, die Spaltverluste zwischen Kolben und Zylinder mit bekannten Mitteln, nämlich mit Manscheitten, herabzusetzen. Die Wirksamkeit einerManschette setzt aber einetadellose- Kolbenführung, also wiederum sorgfältige und daher kostspielige Oberflächenbehandlung beider Teile voraus, da ja. eine Manschette nur als Dichtung, niemals aber als Koilbenführung benutzt werden kann.Attempts have therefore been made to reduce the gap losses between the piston and cylinder with known means, namely with Manscheitten. The effectiveness A cuff, however, sets a flawless piston guide, so again careful and therefore expensive surface treatment of both parts in advance, because yes. a cuff can only be used as a seal, but never as a Koilbenführung.

Die vorstehenden Ausführungen gelten sinngemäß für die Dichtung und Führung der Kolbenstange an ihrem Durchtritt durch den Abschluß der Hochdruckkammer. Die Dichtung muß vollkommen sein, weil anderenfalls. infolge der auftretenden hohen-Diräcke durch den Sp.31t Druckflüssigkeit austreten würde, die bei Berührung mit def'Außenluft sofort Schaum bildet. Die damit verbundenen Verluste an Druckflüssigkeit bewirken na#Ir verhältnismäßig kurzer Zeit einen unerträglichen Leistungsabfall. überdies hat die Führung der Kolbenstange in solchen Kolbenschwingungsdämpfern die vielfach im Betriehe- auftreteiide Einwirkung von Seitenkräften und Durchbiegungeln der Kolbenstiange aufzunehmen, Diese Kräfte bewirken ein Ecken am Durchtritt und damit einen vorzeitigen Die im vorstehenden Verschleiß « geschilderten, ebenso am Kolben wie an derKolbenstiange auftretenidenNachteile werden gemäß der Erfindung dadurch vermieden, daß deii, Kolben einen äußeren Mantel aus elastisch,nachgiebigem Material besitzt und in die ein#oZyl,indersti!rnNvand eineBuchseaus ebensolchem Material fürdie herausgeführte Kolbenstange eingesetzt ist.The above statements apply mutatis mutandis to the sealing and guidance of the piston rod at its passage through the closure of the high-pressure chamber. The poetry must be perfect, otherwise. As a result of the high-pressure fluid that occurs, pressure fluid would escape through the Sp.31t, which immediately forms foam when it comes into contact with the outside air. The associated loss of hydraulic fluid causes an unbearable drop in performance for a relatively short time. moreover, has receive the guide of the piston rod in such a piston vibration which often auftreteiide in Betriehe- action of lateral forces and Durchbiegungeln the Kolbenstiange, these forces cause corners of the passage and premature The described in the above wear ", may also be on the piston such as to derKolbenstiange auftretenidenNachteile avoided according to the invention in that the piston has an outer jacket made of elastic, resilient material and in which a cylinder is inserted, in which a bushing made of the same material is inserted for the piston rod that is led out.

In den Zeichnungen sind mehrere Ausführungsformen des Erfin:dungsgegenstandes beispielsweise dargestellt. Es zeigt Fig. i eine Gesamtdhrstellung eines Kraftfahrzeugschwingungsdämpfers mit der erfindungsgemäßen Dichtung und Führung für Kolben und Kolbenstange, Fig. -9 und 3 zwei Ausführungsfo-rmen des Kolbens, Fig. 4 und 5 eine zweite unddritte Ausführungsform der dichten Führung der Kolbenstarige, und zwar alle Figuren im senkrechten Querschnitt.In the drawings, several embodiments of the subject of the invention are shown, for example. It shows Fig. I a Gesamtdhrstellung of a motor vehicle shock absorber with the inventive seal and a guide for the piston and piston rod, Fig. -9 and 3, two Ausführungsfo-rms of the piston, Fig. 4 and 5 show a second and third embodiment of the tight guide of Kolbenstarige, namely all figures in vertical cross-section.

Die in den Zeichnungen dargestellten - Dicht-Führungen des Tragkolibens stimmen darin überein, daß auf dessen Mantelfläche ein aus elastischem Stoff bestehender zylindvischer Ring angeordnet ist, dessen Außenfläche an der Wandung des Hochdruckzylinders 4 anliegt, während der Kolben im übrigen so bemessen ist-, daß keiner seiner metall-ischeu Teile mit der Zylinderwandung in ]§erührung kommen kann, auch wenn er seine. no#rmale axiale Lage verläßt. Der Außendurchmesser deT Dichtführung kann gleich oder größer sein- als der Zylinderinnendurchmesser. Im letzteren F-alle liegt der elastische Ring mit Vorspannung am Zylinder an. Die Erfahrung hat gezeigt, daß hierfür oj bis 0,2 mm auereichen, um Werkstoff- und Fertigungstoloranzen und nicht allzu große Seitenkräfte auszugleichen. Der Erfindüng gemäß ist der elastische Ring auf seiner Außenfläche mit eineirAgzahl tiefer, ringförmiger, parallel zu einander v#rhufender Rillen 5 versehen, zwischen dienen ringförtnige Dichtungslippen 6 stehenbleiben, die zusammen mit den,Ril,len edneLabyrinth#dichtung bilden. Das Profil der Rillen und der Lippen kann, wie in F-ig. 2 und 3, rund sein, es kann aber auch andere Form haben.The shown in the drawings - sealing guides of the support piston agree that on the outer surface of a cylindrical ring made of elastic material is arranged, the outer surface of which rests against the wall of the high pressure cylinder 4, while the piston is otherwise dimensioned so that none of its metallic parts can come into contact with the cylinder wall, even if it is his. leaves normal axial position. The outside diameter of the sealing guide can be equal to or larger than the inside diameter of the cylinder. In the latter F-all, the elastic ring rests on the cylinder with pretension. Experience has shown that oj to 0.2 mm are sufficient to compensate for material and manufacturing tolerances and not too great lateral forces. According to the invention, the elastic ring is provided on its outer surface with a number of deep, ring-shaped, parallel grooves 5 , between which ring-shaped sealing lips 6 remain, which together with the Ril, len edne labyrinth seal. The profile of the grooves and lips can, as in Fig. 2 and 3, be round, but it can also have other shapes.

Die Dicht-Führungen können auf dem Kalben fest oder beweglich gelagert sein. Bei der Ausführungsfo,rm nach Fig. i und, :2 ist der elastische Ring 3 unmittelbar auf den Kolben i fest aufgezogen. Er wird in seiner Lage gesicherrt einerseits durch einen Bund 7 des Kolbens, andererseits durch eine Halteplatte 8. Kolben und Halteplatte werden durch eine Mutter 9 an einen Federring io der Kolbenstange:2 gedrückt.The sealing guides can be fixed or moveable on the calving. In the embodiment according to FIGS. 1 and 2, the elastic ring 3 is tightly pulled directly onto the piston i. It is secured in its position on the one hand by a collar 7 of the piston and on the other hand by a retaining plate 8. The piston and retaining plate are pressed by a nut 9 onto a spring ring on the piston rod: 2.

Fig. 3 zeigt einen Kofben, dessen Dicht-Führung eine Querbewegung ausführen kann. Der elastische Ring i i mit seinen Rillen, 5 und Lippen 6 ist in axi-al-eir Richtung ebenfalls durch einen Bund 7 und eine Halteplatte 8 in seiner Lage gesichert. Er ist aber nicht -unmittelbar auf den Kolben i fest aufgezogen, sondern auf einem dünnen Metallzylinder 12 angebracht, dessen Innendurchmesser ein wenig größer ist als der Außendurchmesser des Kolbens i zwischen dem Bunde 7 und der auf der oberen Stirnfläche des Kolbens aufliegenden Halteplatte 8 und dessen Höhe ein wenig geringer ist als der AW stand z--,vischen diesen beiden Teilen. Durch den so in beiden Richtungen geiwormenen Spielraum hat die Dicht-Fü#hrung 11, 12 eine gewisse QUdtbe#Vele-, lichleeit. Macht man die axiale Höhe des elastischen Ringes i i ein wenig größer als die des Metallzylinders 12, so, daß er zwischen dem Bunde 7 und der Halteplatte 8 festgeklemmt ist, so, ergibt sich eine. nur elastische und daher etwas geringere Querbeweglichkeit der Dicht-Führung.Fig. 3 shows a Kofben, the sealing guide can perform a transverse movement. The elastic ring ii with its grooves 5 and lips 6 is also secured in its position in the axial direction by a collar 7 and a retaining plate 8. However, it is not pulled tightly directly onto the piston i, but rather mounted on a thin metal cylinder 12, the inner diameter of which is a little larger than the outer diameter of the piston i between the collar 7 and the holding plate 8 and the latter resting on the upper end face of the piston Height is a little less than the AW stood z -, between these two parts. As a result of the clearance thus formed in both directions, the sealing guide 11, 12 has a certain degree of flexibility. If you make the axial height of the elastic ring i i a little larger than that of the metal cylinder 12, so that it is clamped between the collar 7 and the holding plate 8 , then one results. only elastic and therefore somewhat less transverse mobility of the sealing guide.

Sinngemäß ist die Dicht-Führung der Kolbenstange 2 ausgebildet, indem im Hochdruckkammefrabschluß 13 eine aus elastischem Stoffe- bestehende gerillte Biuchse angeordnet ist, deren Innenfläche an der Kolbenstange 2 anliegt, während die Durchtrittsöffnung des. Kammerabschlusses im übrigen -so bemessen ist, daß; keiner..ihrer Ineetallischen Teile mit der Kolbenstange. in Berührung kommen kann (Fig. 1, 4, 5). Der Innendlurchmesser der Büchse kann gleich oder kleiner sein als der Durchmesser derKeilbenstange. Im letztereinFalle liegtdieBuchse mit Vorspannung an.The sealing guide of the piston rod 2 is designed accordingly, in that a grooved bushing made of elastic material is arranged in the high-pressure chamber end 13, the inner surface of which rests against the piston rod 2, while the passage opening of the chamber end is dimensioned in such a way that; none of their metallic parts with the piston rod. can come into contact (Fig. 1, 4, 5). The inner end diameter of the sleeve can be equal to or less than the diameter of the wedge rod. In the latter case, the socket is pretensioned.

Bei der Ausfüh[rungsform. nach Fig. i ist die Buchse 14 im Hochdruckkarnmerabschluß 13 ohne Spiel fest gelagert. Fig. 4 zeigt eineDicht-Führungs-Buchse 15, die mit radialem Spiel 16 eingesetzt ist, so, daß eine gewisse Querbeweglichkeit ermöglicht wird. Diese Ausführung gestattet, größ ere Durchhiegungen deii Kolbenstange aufzunehmen.In the embodiment. According to Fig. i, the socket 14 is firmly mounted in the high pressure chamber closure 13 without play. Fig. 4 shows a sealing guide bushing 15 which is inserted with radial play 16 so that a certain transverse mobility is made possible. This design allows the piston rod to absorb larger sags.

Die Dicht-Führung nach Fig. 5 vereinigt die Vc>rzügei dieser beiden Ausführungsformen. Ihr Merkmal besteht darin, daß die elastische Buchse 17 über den Teil a ihrer Länge ohne Spiel, über den Teil b und c mit Spiel im Kammerabschluß gelagert ist. Zu diesem Zwecke hat der untere Teil a der Buchse einen beträchtlichgrößeren Durchmesser als der Teil b und c. -Er ist durch einen Metallring 18 verstärkt und mit diesem in den Kammerabschluß 13 fest eingespannt. Daher kann sich nur der obere, Teil in dem Spielraum ig frei bewegen. Bei auftretendem Seitendruck P wird eine Verformung der Dicht-Führung in dem Bereiche a auftreten, während durch die Nachgiebigkeit in dem Bereiche c eine Verformung in dem Bereiche b nicht eintritt. Eine auftretende- Seitenkraft kann daher den Teil b der Dicht-Führung nicht höher belasten. Diese erhält also, im Bereiche b ihre normale Einbauvorspannung. Man kann sie mit Recht als schwingende Dicht-FühTung oder auch als Dicht-Führung für krumme Kolbenstangen bezeichnen. In gleicher Weise wie die Kolben-Dicht-Führung gemäß Fig. 1 ist auch die Führung undAbdichtung2o des.NN iederdruckzylin-ders 2 1 gegen den Schutzmantel 22 ausgebildet, obgleich sie im striengen Sinne nicht als Dichtung zu bezeichnen ist.The sealing guide according to FIG. 5 combines the features of these two embodiments. Their feature is that the elastic bush 1 7 is mounted over the part a of its length without play, over the part b and c with play in the chamber closure. For this purpose the lower part a of the bushing has a considerably larger diameter than the parts b and c. It is reinforced by a metal ring 18 and firmly clamped with this in the chamber closure 13. Therefore, only the upper part can move freely in the clearance ig. When side pressure P occurs, a deformation of the sealing guide will occur in area a, while deformation in area b does not occur due to the flexibility in area c. A side force that occurs cannot therefore place a higher load on part b of the sealing guide. This thus receives its normal installation preload in area b. They can rightly be called a swinging sealing guide or a sealing guide for crooked piston rods. In the same way as the piston- sealing guide according to FIG. 1 , the guide and sealing 2o des.NN low-pressure cylinder 2 1 is formed against the protective jacket 22, although it is not to be referred to as a seal in the strict sense.

DieDicht-Füh'vung,endesKolbens undderKolhenstan,ge gemäß der Erfindung sind den bekannten Führungen, insbesondere bei Kraftfahrzeugschwingungsdämpfern, bedeutend überlegen. Diese sind ausnahmslos metallisch und unnachgiebig, so daß die aufeinandergleitenden Teile einem starken Verschleiß unterliegen. Die neuen Dicht-Führungen dagegen gleichen Material- und Fertigungstoleranzen aus, sie nehmen auch die im Betriebe unvermeidlichen Seitenkräfte und Durchbiegungen der Kolbenstange auf. Infolgedessen unterliegen die aufeinander arbeitenden Teile, einerseits Zylinder und Kolben, andererseits die Durchführung im Hochdruckkammerabschluß und die Kolbenstange, praktisch keinem Verschleiß, wodurch der Dämpfer eine fast unbegrenzte Lebensdauer bei gleichbleibend guter Wirkung hat. Bei der Fertigung braucht nicht mehr auf geringe Toleranzen geachtet zu werden, vielmehr können. für die Zylinder blankgezogene Rohre ohne jegliche Bearbeitung verwendet werden.The sealing guide, end of the piston and the piston rod, according to the invention are the known guides, especially for motor vehicle vibration dampers, significantly superior. These are all metallic and unyielding, so that the parts sliding on each other are subject to heavy wear. The new Sealing guides, on the other hand, compensate for material and manufacturing tolerances, they take also the side forces and deflections of the piston rod that are unavoidable in operation on. As a result, the parts working on one another are subject to cylinders on the one hand and piston, on the other hand the passage in the high pressure chamber closure and the piston rod, practically no wear and tear, giving the damper an almost unlimited service life with consistently good effect. In manufacturing no longer needs to be low Tolerances to be respected, rather can. bright drawn tubes for the cylinders can be used without any editing.

Claims

PATEN TANS P R 0 CH E: r. Guiding and sealing of the piston and the piston rod in the cylinder housing, especially in the case of hydraulic vibration dampers of motor vehicles, characterized by an outer piston jacket made of elastically flexible material and a bushing made of the same material for the outgoing material, inserted in one of the cylinder end walls Piston rod.

2. Sealing guidance of the piston in hydraulic vibration dampers. according to claim 1, characterized in that the cylinder (3 or ii) made of elastic material placed on the piston core rests with pretension against the wall of the high pressure cylinder (4), while the play of the piston core (i) so is large. that none of its metallic edge parts can come into contact with the cylinder wall in the event of any tilting. 3. Sealing guidance of the piston according to claims i and 2, characterized. that the cylinder (3 or ii) made of elastic material is provided on its outer wall with a number of deep, coaxial grooves (5) . 4. Sealing guide of the piston according to claims i to 3, characterized in that the cylinder (3) made of elastic material is directly drawn onto the piston core (FIGS. I and 2). 5. Sealing guide of the piston according to claims i to 3, characterized in that the cylinder (ii) consisting of elastic material is mounted on a thin metal cylinder (12, Fig. 3) which is provided with axial play between one bundle (7) of the piston and a retaining plate (8) and encloses the piston core with radial play. 6. sealing guide of the piston according to claim 5, characterized in that the axial height of the elastic ring (ii) is a little greater than that of the metal cylinder (12), so that it is between the collar (7) of the piston - and the holding plate (8) is clamped. 7. Sealing guide of the I -, '- ol. # L) en rod (2) for vibration damper according to claim i, characterized in that the bushing (14 or 15) inserted in the high pressure chamber closure # (13) made of elastic material with pretension on the piston rod (2) rests, while the passage opening of the chamber closure (13) is otherwise dimensioned so that none of its metallic. Parts with the piston rod can come into contact with any tilting of the same (Fig. 1, 4, 5). 8. sealing guide of the piston rod according to claim 7, characterized in that the elastic letter (14, 15, 17) is provided on its inner wall with a number of deep, coaxial grooves (5 '). G. Sealing guide for the piston rod according to Claims 7 and 8, characterized. that the elastic bushing (14) in the high pressure chamber closure (13) is firmly held without play (Fig. i). ok Sealing guide for the piston rod according to Claims 7 and 8, characterized in that the elastic bush (17) is mounted in the high-pressure chamber closure (13) with radial play (16) (Fig. 4). ii. Sealing guide of the piston rod according to claims 7 and 8, characterized in that the elastic bushing (17) is sealed only over part (a) of its axial length (a + b + c) in the high pressure chamber ( Fig. 5).