DE1525816B1 - Abdichtung fuer eine oelpneumatische Fahrzeugfederung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Abdichtung für eine ölpneumatische Fahrzeugfederung, deren in einem Zylinder oberhalb eines Kolbens gelegener Arbeitsraum mit einem ölpneumatischen Behälter sowie mit einer Druckölquelle in Verbindung steht und deren Kolben mindestens einen unter schwacher Eigenspannung am Zylinder gleitenden Kolbenring aufweist, der einen begrenzten Flüssigkeitsdurchgang zuläßt.

Es ist bekannt, bei ölpneumatischen Fahrzeugfederungen dieser Art die Kolben mit einer Dichtung zu versehen, die in geringem Maß DruckÖl durchtreten läßt, das zurückgewonnen und dem Sammelbehälter zugeführt wird. Wenn das Fahrzeug fährt, so bietet eine solche Dichtung eine für die einwandfreie Arbeitsweise der Fahrzeugfederung genügende Abdichtung, wobei im Vergleich zu einer vollständig dichischließenden Dichtung die störenden Reibungskräfte in dem Zylinder vermieden werden. Wenn aber das Fahrzeug angehalten wird und der Motor stillsteht, so kann eine solche Dichtung das Drucköl nicht zurückhalten, so daß der Druckzylinder dem durch die Pumps während des Stillstandes kein weiteres Drucköl zugeführt wird, allmählich leerläuft. Die Fahrzeugfederung gibt daher nach und senkt sich ebenso wie der Wagenaufbau ab.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine ölpneumatische Fahrzeugfederung der eingangs beschriebenen Bauart so zu gestalten, daß dann, wenn das Fahrzeug fährt und der Kolben sich im Zylinder hin- und herbewegt, ein geringer Durchtritt von Drucköl aus dem oben gelegenen Zylinderraum an dem Kolben vorbei stattfindet und daß dann, wenn das Fahrzeug stillsteht und das Gewicht des Fahrzeuges versucht, den Kolben in dem Zylinder nach oben zu bewegen, eine völlige Abdichtung vorhanden ist, so daß der Kolben im Zylinder stillsteht

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt dadurch, daß zusätzlich unterhalb des durchlässigen Kolbenringes in einer Ringnut des Kolbens in an sich bekannter Weise mit radialem und axialem Spiel ein in einer Richtung als Ventil wirkender Dichtungsring vorgesehen ist, wobei der aus einem elastischen Material wie Gummi oder Kunststoff bestehende, geschlossene Dichtungsring an seiner Unterseite mit einem ringförmigen Steg versehen ist, der mit der unteren Nutflanke ventilartig zusammenarbeitet, und andererseits die Eigenspannung sowie die Andrückflächen des Dichtungsringes gegen die Zylinderwand und gegen die Nutflanke derart bemessen sind, daß der Dichtungsring bei einer Abwärtsbewegung des Kolbens und Druck in dem oben gelegenen Arbeitsraum des Zylinders stärker an der Zylinderwand haftet als an der unteren Nutflanke der Ringnut.

Es ist bekannt, einen in einem Zylinder hin- und hergehenden Kolben mittels eines im Querschnitt rechteckigen, ungeschlitzten Dichtungsringes aus elastischem Material abzudichten, der in einer Ringnut des Kolbens mit axialem und radialem Spiel angeordnet ist und dessen Außendurchmesser geringfügig größer ist als der Innendurchmesser des Zylinders. Je nach der Bewegungsrichtung des Kolbens liegt der Dichtungsring an der einen oder anderen Seitenwand der im Kolben vorgesehenen Ringnut an. Dis dabei auftretende Ventilwirkung zwischen dem Kolbenring und der Kolbennut ist nach beiden Richtungen gleich, so daß es hinsichtlich der Abdichtung des Zylinderinnern keine bevorzugte Bewegungsrichtung des Kolbens gibt. Der Dichtungsring liegt mit seinen Flanken jeweils vollständig an den Wänden der Kolbennut an, so daß es bei ihm keine teilweise axiale Druckentlastung gibt, die ein Stehenbleiben des Ringes bei der vom Zylinderdruckraum weggerichteten Bewegungsrichtung des Kolbens zur Folge hat.

Ein bekannter Brennkraftkolben weist zu seiner Abdichtung im Zylinder außer normalen, etwas durchlässigen Kolbenringen, einen zusätzlichen geschlitzten Dichtungsring aus Metall auf, der mit radialem und axialem Spiel in einer Ringnut des Kolbens angeordnet ist. Die obenliegende Außenkante des Dichtungsringes läuft spitzwinklig zu. so daß er durch den beim Saughub des Kolbens im Zylinder vorhandenen Unterdruck in den zwischen Zylinder und Kolben vorhandenen Ringspalt hineingezogen wird und ein Strömen von Schmieröl an der Zylinderwand zum Arbeitsraum hin verhindert. Beim Kompressions- und Expansionshub wird der Dichtungsring durch den nunmehr im Zylinder vorhandenen Druck von dem genannten Ringspalt weggedrückt. Der Dichtungsring hat somit eine nur in einer Richtung auftretende Ventilwirkung.

Des weiteren ist ein Brennkraftkolben bekannt, in dessen dem Brennraum benachbarter Ringnut, der Feuernut, ein Kolbenring besonderer Bauart angeordnet ist. Auf den beiden Stirnseiten dieses aufgeschnittenen Kolbenringes sind, ausgehend von seiner inneren Mantelfläche, halbkreisförmige Ausnehmungen vorgesehen, wobei die Ausnehmungen beider Stirnseiten zueinander auf Lücke angeordnet sind. Auf beiden Stirnseiten ist am Außenrand eine abdichtende Flanke belassen. Die halbkreisförmigen Ausnehmungen haben die Aufgabe, den Gasen bei der Kompression und Explosion einen Durchströmweg zu belassen und so den radialen Anpreßdruck des Kolbenringes zu erhöhen. Der Kolbenring wird dabei in axialer Richtung druckausgeglichen. Ferner sollen bei einer diskontinuierlichen Rotation des Kolbenringes durch die Ausnehmungen die Flanken der Ringnut abgeschabt werden, um die Bildung von Ablagerungen zu verhindern.

Ein selbständiger Patentschutz für einen axial druckentlasteten Kolbenring wird nicht begehrt.

Nachstehend ist die Erfindung an Hand der in der Zeichnung als Beispiele dargestellten Ausführungsformen beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine ölpneumatische Fahrzeugaufhängung mit dem Aufhängezylinder und dem mit der Dichtung gemäß der Erfindung versehenen Kolben im senkrechten Schnitt,

F i g. 2 den Kolben mit einer ersten Ausführungsform der Dichtung im vergrößerten senkrechten Schnitt,

F i g. 3 und 4 eine abgeänderte Ausführungsform der Dichtung in zwei ebenfalls vergrößerten senkrechten Schnitten, die zwei verschiedene Betriebszustände der Dichtung zeigen und

Fig. 5 eine weitere Ausführungsform der Dichtung im senkrechten Schnitt.

Gemäß F i g. 1 ist das eine Rad 1 eines Kraftfahrzeuges mit einer hydraulischen Federung 2 verbunden, deren Zylinder 9 durch die Leitung 3 Drucköl zugeführt wird. Beim Betrieb des Fahrzeuges tritt durch die Dichtung des Kolbens 5 ständig ein geringer Teil des Drucköles hindurch, das von dem unteren Zylinderraum über die Leitung 4 wieder dem

Sammelbehälter zugeleitet wird. Der Kolben ist mit einer Hauptdichtung versehen, die z. B. aus zwei offenen Dichtungsringen 6 bekannter Art bestehen kann und weist gemäß der Erfindung eine zusätzliche Dichtung? auf, die in einer am unteren Kolbenteil angebrachten Ringnut 8 angeordnet ist.

Die zusätzliche Dichtung 7 ist gemäß F i g. 2 durch einen Dichtungsring aus Gummi oder Kunststoff gebildet, der in der Ringnut 8 des Kolbens 5 mit einem axialen Spiel angeordnet ist. Der Außendurchmesser des Dichtungsringes 7 ist vor dem Einsetzen desselben etwas größer als der Durchmesser der Zylinderbohrung, so daß der Dichtungsring nach dem Einsetzen durch eine schwache Eigenspannung in Anlage an der Zylinderwandung bleibt und nur eine kleine Kraft notwendig ist, um den Kolben in axialer Richtung in dem Zylinder zu verschieben, wenn in diesem kein Öldruck herrscht.

Der Dichtungsring 7 ist an seiner Unterseite mit einem ringförmigen Ansatz 11 versehen und kann sich mit der Lagerfläche dieses Ansatzes 11 auf die untere Fläche 12 der Ringnut 8 aufsetzen. Wenn dies der Fall ist, so schließt der Ansatz 11 des Dichtungsringes 7 den Hohlraum 14 der Ringnut 8 in radialer Richtung ab, so daß Öl, das durch die Hauptdichtung 6 durchtritt, den Hohlraum 14 der Nut 8 ausfüllt und der Druck in diesem Hohlraum steigt. Beim Stillsetzen des Fahrzeuges pressen die auf den Dichtungsring durch den Öldruck in radialer Richtung ausgeübten Kräfte den Dichtungsring 7 mit seiner äußeren Umfangsflache 10 kräftig an die Wandung an, und die Kraft, die hierbei notwendig ist, um den Dichtungsring gegenüber dieser Fläche in axialer Richtung zu verschieben, ist größer als die Resultierende der durch den gleichen Öldruck in axialer Richtung ausgeübten Kräfte, die den Ansatz 11 des Dichtungsringes auf die untere Fläche 12 der Nut 8 des Kolbens anpressen.

Wenn das Fahrzeug fährt, so führen die wechselnden Verschiebebewegungen des Kolbens 5 gegenüber dem Zylinder 9 auch wechselnde Verschiebungen des Dichtungsringes 7 in seiner Ringnut 8 herbei, wobei der Dichtungsring mit seinem Ansatz 11 jeweils von der Nutfläche 12 abgehoben und ein Durchlaßspalt

13 gebildet wird, durch den bei jedem Arbeitsspiel die in dem Hohlraum 14 der Nut angesammelte Flüssigkeit zunächst in radialer Richtung entweichen und dann in axialer Richtung durch den Ringspalt austreten kann, der als Spiel zwischen dem Kolben 5 und dem Zylinder 9 besteht und genügend groß ist.

Wenn das Fahrzeug angehalten und der Motor stillgesetzt wird, so bleibt der Dichtungsring 7 in irgendeiner axialen Stellung in der Ringnut unbeweglich stehen. Wenn seine Stellung hierbei derart ist, daß der radiale Durchlaßspalt 13 offen ist, so kann zwar weiterhin Flüssigkeit austreten. Dies ist aber nur so lange möglich, bis der Kolben 5, der infolge des mit dem Austreten der Flüssigkeit verbundenen Nachgebens der Fahrzeugaufhängung gegenüber dem Zylinder 9 nach oben bewegt wird, sich mit der unteren Fläche 12 der Nut 8 auf den Ansatz 11 des Dichtungsringes 7 aufsetzt und der radiale Durchlaßspalt 13 geschlossen wird. Da die in dem Hohlraum

14 der Nut befindliche Flüssigkeit unter Druck steht und der Druck nach dem Schließen des radialen Durchlaßspaltes steigt, so wird der Dichtungsring 7 mit seiner Umfangsflache 10 in radialer Richtung kräftig gegen die Innenfläche des Zylinders 9 gedruckt, wobei gleichzeitig der Ansatz 11 fest gegen die Nutfläche 12 gepreßt und somit in radialer Richtung und auch in axialer Richtung eine zuverlässige Abdichtung herbeigeführt wird.

Wenn das Fahrzeug wieder in Betrieb gesetzt wird, so führen Springbewegungen des Rades hin- und hergehende Verschiebungen des Kolbens 5 gegenüber dem Zylinder 9 herbei. Wenn sich hierbei der Kolben nach unten verschiebt, so hält der Druck

ίο in dem Hohlraum 14 der Nut den Dichtungsring 7 zunächst weiterhin in Anlage an der Innenfläche des Zylinders, während der Ansatz 11 des Dichtungsringes sich von der Nutfläche 12 abhebt. Hierdurch fällt der Druck in dem Hohlraum 14 plötzlich ab, so daß in diesem Raum kein zusätzlicher Anpreßdruck mehr herrscht und der Dichtungsring 7 nur unter der Wirkung seiner inneren Spannung an der Zylinderwandung anliegt. Die Reibung zwischen der Umfangsflache 10 des Dichtungsringes und der Zylinderfläche wird daher sehr gering, wobei die hin- und hergehenden Verschiebungen des Dichtungsringes 7 den Durchtritt von Drucköl, das an den vorgeschalteten Dichtungsringen 6 der Hauptdichtung durchgetreten ist, ebenfalls zuläßt.

Bei der Ausführungsform der Erfindung nach den Fig. 3 bis 4 ist der Dichtungsring 7 durch eine Feder 16 belastet, die ein schnelleres Aufsetzen des Dichtungsringes auf die Nutfläche 12 und damit ein schnelleres Abschließen des Nutraumes 14 bewirkt.

Wegen der sodann in dem Nutraum 14 befindlichen, den Dichtungsring gegen den Zylinder drückenden Druckflüssigkeit kann die Eigenspannung, mit der der Dichtungsring am Zylinder anliegt, verkleinert werden.

Bei laufendem Fahrzeug bewegt sich der Kolben 5 in dem Zylinder 9 hin und her, wobei der Ansatz des Dichtungsringes 7 nach erfolgtem Abheben von der Nutfläche 12 durch die metallische Feder 16 frühzeitig wieder zur Anlage an der Nutfläche 12 gebracht wird. Vgl. Fig. 3. Die durch die Dichtungsringe 6 der Hauptdichtung durchtretende Flüssigkeit füllt dabei den Hohlraum 14 der Nut 8 an, so daß sich in diesem Raum Druck bildet. Die Ausbildung des Dichtungsringes 7 bzw. der Kraftausgleich an ihm entspricht genau der Ausführungsform nach Fig. 1 und 2 und ist derart, daß ein schwacher Druck in dem Nutraum 14 genügt, um den Dichtungsring in radialer Richtung mit einer solchen Kraft an die Zylinderwandung anzudrücken, daß die Reibung zwischen ihm und der Zylinderwandung größer wird, als die Kraft, mit der der Dichtungsring durch die Feder 16 und die in axialer Richtung wirksame Kraftkomponente des Flüssigkeitsdruckes mit seinem Ansatz 11 auf die Nutfläche 12 angedrückt wird. Infolgedessen wird der Ansatz 11 des Dichtungsringes bei der Abwärtsbewegung des Kolbens in dem Zylinder von der Nutfläche 12 abgehoben und wiederum ein ringförmiger Durchlaßspalt 13 geöffnet, so daß der Druck im Nutraum 14 plötzlich fällt und eine kleine Ölmenge entweicht, vgl. F i g. 4. Da hierbei auch der Druck nachläßt, mit dem der Dichtungsring? in radialer Dichtung an die Zylinderwandung angedrückt wird, überwiegt wieder die Kraft der Feder 16, so daß die Feder 16 den Dichtungsring 7 wieder auf die Nutfläche 12 aufdrückt und ein neues Arbeitsspiel beginnt.

Wenn das Fahrzeug angehalten wird und zwischen dem Zylinder und Kolben keine Relativbewe-

gungen stattfinden, so steigt der Druck in dem Nutraum 14 bis auf den in dem Druckzylinder herrschenden Druck an und führt ebenso wie bei der vorher beschriebenen Ausführungsform zu einer vollkommenen Abdichtung des Kolbens durch den Dichtungsring 7. Desgleichen wird beim Wiederanlaufen des Fahrzeuges durch die erste Abwärtsbewegung des Kolbens ein plötzlicher Druckabfall in dem Nutraum 14 herbeigeführt.

Bei der Ausführungsform nach F i g. 5 ist statt der Feder 16 ein elastischer Ring 18 aus Kunststoff angeordnet, der mit Durchlaßkanälen für den Durchlaß von Öl in den Nutraum 14 versehen ist. Ein solcher Ring kann unabhängig von dem Dichtungsring 7 oder auch an diesem befestigt sein.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Abdichtung für eine ölpneumatische Fahrzeugfederung, deren in einem Zylinder oberhalb eines Kolbens gelegener Arbeitsraum mit einem ölpneumatischen Behälter sowie mit einer Druckölquelle in Verbindung steht und deren Kolben mindestens einen unter schwacher Eigenspannung am Zylinder gleitenden Kolbenring aufweist, der einen begrenzten Flüssigkeitsdurchgang zuläßt, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich unterhalb des durchlässigen Kolbenringes (6) in einer Ringnut (8) des Kolbens (5) in an sich bekannter Weise mit radialem und axialem Spiel ein in einer Richtung als Ventil wirkender Dichtungsring (7) vorgesehen ist, wobei der aus einem elastischen Material wie Gummi oder Kunststoff bestehende, geschlossene Dichtungsring (7) an seiner Unterseite mit einem ringförmigen Steg (11) versehen ist, der mit der unteren Nutflanke (12) ventilartig zusammenarbeitet, und andererseits die Eigenspannung sowie die Andrückflächen des Dichtungsringes (7) gegen die Zylinderwand (9) und gegen die Nutflanke (12) derart bemessen sind, daß der Dichtungsring (7) bei einer Abwärtsbewegung des Kolbens (S) und Druck in dem oben gelegenen Arbeitsraum des Zylinders stärker an der Zylinderwand haftet als an der unteren Nutflanke (12) der Ringnut (8).

2. Abdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Dichtungsring (7) und der oberen Nutflanke ein mit Durchlässen versehenes elastisches Organ, z. B. eine Feder (16), angeordnet ist, die den Ring in Richtung auf die untere Nutflanke (12) belastet.

3. Abdichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das elastische Organ ein elastisch verformbarer Ring (18) aus Kunststoff ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen