DE4302262A1

DE4302262A1 - Connecting rod seal for vibration damper

Info

Publication number: DE4302262A1
Application number: DE19934302262
Authority: DE
Inventors: Michael Dr Ing Wagner; Wolfgang Dipl Ing Thieler
Original assignee: Fichtel and Sachs AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1993-01-28
Filing date: 1993-01-28
Publication date: 1994-08-04

Abstract

A sealing unit inside a connecting rod guide has a sealing edge of a seal (5a) supporting connecting rod movement from rest with axial motion in both directions. A spring device (19) exerts an opposing force on the seal, against the movement of the seal edge.The spring force with the connecting rod (9) stationary, is greater than the sliding friction force, and smaller than the retaining friction force, between the sealing edge of the seal and the connecting rod.

Description

Die Erfindung betrifft eine Dichtungseinheit gemäß dem Oberbe griff von Patentanspruch 1.The invention relates to a sealing unit according to the Oberbe handle of claim 1.

Bei Schwingungsdämpfern konventioneller Bauart ist das Problem des sog. Stick-Slip-Effektes zwischen der Kolbenstangendichtung und der Kolbenstange bekannt, das sich bei Anwendung eines Schwingungsdämpfers innerhalb eines Kraftfahrzeuges für den Fahr zeuginsassen darin äußert, daß es gerade bei kleinen Fahrbahnun ebenheiten zu Komforteinbußen kommt. Diese sind die Folge einer nicht unerheblichen Losbrechkraft zwischen der Kolbenstange und der Kolbenstangendichtung, die beim Federungsvorgang überwunden werden muß. Maßgebend für die Größe der Losbrechkraft ist eine relativ hohe Haftreibung, die bei der Kolbenstangenbewegung über wunden werden muß. Bis zur Überwindung der Losbrechkraft hat die Kolbenstange nur eine kleine Wegstrecke mit einer geringen Ge schwindigkeit beim Federungsvorgang zurückgelegt. Folglich konnte der Schwingungsdämpfer nur eine unbedeutende Dämpfwirkung errei chen. Unmittelbar nach dem Überwinden der Losbrechkraft und den Übergang in die Gleitreibungsphase führt die Kolbenstange auf Grund der verminderten Reaktionskraft auf die Kolbenstange eine Beschleunigung aus, die mit einem plötzlichen Anstieg der Dämpf kraft verbunden ist. Dieser plötzliche Anstieg der Dämpfkraft wird als Stoß oder Ruck wahrgenommen.The problem with conventional vibration dampers is the problem the so-called stick-slip effect between the piston rod seal and the piston rod known, which is when using a Vibration damper within a motor vehicle for driving witnesses in the fact that it is just on small lanes flatness leads to loss of comfort. These are the result of one not inconsiderable breakaway force between the piston rod and the piston rod seal that was overcome during the suspension process must become. The decisive factor for the size of the breakaway force is one Relatively high static friction that occurs when the piston rod moves must be wounded. Until the breakaway force is overcome, the Piston rod only a small distance with a small Ge speed during the suspension process. Hence, could the vibration damper has only an insignificant damping effect chen. Immediately after overcoming the breakaway force and the The piston rod leads to the transition to the sliding friction phase Due to the reduced reaction force on the piston rod Acceleration off with a sudden increase in damping is connected by force. This sudden increase in damping force is perceived as a shock or jerk.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, mit einfachen und zu verlässig wirkenden Mitteln einen mit gutem Ansprechverhalten ausgestatteten Schwingungsdämpfer zu realisieren, bei dem Auswir kungen des Stick-Slip-Effektes mit ihren bekannten nachteiligen Folgen vermieden werden können.The object of the present invention is simple and reliable agents with a good response equipped vibration damper to realize the effect sticks of the stick-slip effect with their known disadvantageous Consequences can be avoided.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch den Patentanspruch 1 ge löst.According to the invention the task is by claim 1 ge solves.

In der Anfangsphase einer jeden Kolbenstangenbewegung wirkt vor teilhafterweise nur die Dämpfkraft der Dämpfeinrichtung. Die Rei bungskräfte zwischen der Kolbenstange und der Kolbenstangendich tung sind durch die Mitnahme der Kolbenstangendichtung von der Kolbenstange ausgeschaltet. Erst wenn die Kolbenstange einen be stimmten Weg mit einer in der Regel schon recht hohen Geschwin digkeit zurückgelegt bzw. erreicht hat, muß die Losbrechkraft überwunden werden. Diese stellt dann aber nur einen vernachläs sigbaren Anteil im Verhältnis zur Dämpfkraft der Dämpfeinrichtung dar und wird von den Fahrzeuginsassen nicht mehr wahrgenommen. In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist die Federkraft der Federeinrichtung bei Stillstand der Kolbenstange einerseits größer als die Gleitreibungskraft und andererseits kleiner als die Haftreibungskraft zwischen der Dichtkante der Dichtung und der Kolbenstange. Die Auslegung der Federkraft sorgt dafür, daß eine kontrollierte Bewegung der Dichtkante erreicht wird.In the initial phase of each piston rod movement acts in advance geous only the damping force of the damping device. The Rei forces between the piston rod and the piston rod tion are by taking the piston rod seal from the Piston rod switched off. Only when the piston rod is a agreed path with a usually quite high speed has reached or reached the breakaway force be overcome. However, this then only neglects one sigbaren proportion in relation to the damping force of the damping device and is no longer perceived by the vehicle occupants. In a further advantageous embodiment of the invention Spring force of the spring device when the piston rod is at a standstill on the one hand larger than the sliding friction force and on the other hand less than the static friction between the sealing edge of the Seal and the piston rod. The design of the spring force ensures for a controlled movement of the sealing edge becomes.

Die Federrate und der Federweg der Federeinrichtung sind derart bestimmt, daß aus der Ruhelage eine Mitnahme der Kolbenstangen dichtung auf Grund der Haftreibung zwischen der Kolbenstange und der Kolbenstangendichtung erfolgt, bis ein Kräftegleichgewicht zwischen der Federkraft der Federeinrichtung und der Haftreibung überwunden wird, wobei bereits eine Hubgeschwindigkeit der Kol benstange in Verbindung mit einer Dämpfkraft vorliegt, die ein Vielfaches der Losbrechkraft der Dichtung bezüglich der Kolben stange beträgt. Für die Kolbenstangendichtung bedeutet die Ausle gung der Federeinrichtung, daß eine praktisch dauernde Schwingbe wegung vorliegt. Die Tatsache, daß die Federkraft der Federein richtung größer ist als die Gleitreibungskraft zwischen der Kol benstange und der Kolbenstangendichtung, sorgt in diesem Zusam menhang auf einfache Art und Weise dafür, daß die schwingende Be wegung der Kolbenstangendichtung durch die wirkende Gleitreibung nicht unterbunden werden kann.The spring rate and the spring travel of the spring device are such determines that the piston rods are taken from the rest position seal due to the static friction between the piston rod and the piston rod seal takes place until a balance of forces between the spring force of the spring device and the static friction is overcome, with a stroke speed of the Kol rod in conjunction with a damping force, the Multiple the breakaway force of the seal with respect to the pistons rod is. For the piston rod seal, the Ausle means supply of the spring device that a practically permanent Schwingbe there is movement. The fact that the spring force of the spring direction is greater than the sliding friction force between the Kol rod and the piston rod seal, ensures this together menhang in a simple way that the vibrating Be movement of the piston rod seal due to the acting sliding friction cannot be prevented.

Bei einer vorteilhaften Ausführung ist ein Federelement als ein Federbalg ausgebildet, der an der außenliegenden Seite der Dich tungseinheit angeordnet ist. Diese Version ist besonders dann interessant, wenn man auf eine Staubdichtung verzichten will.In an advantageous embodiment, a spring element is as a Bellows formed on the outside of you unit is arranged. This version is special then interesting if you want to do without a dust seal.

Die axial bewegliche Dichtkante ist auf einem Dichtungskolben angeordnet, wobei die axialen Stirnflächen Stützflächen für je weils mindestens eine Federeinrichtung darstellen. Mit dieser Maßnahme erfolgt die Krafteinleitung nicht unmittelbar über den Dichtkörper. Die Dichtkante erfährt eine exakte Führung, was wie derum die Dichtfunktion der Dichtkante sicherstellt.The axially movable sealing edge is on a sealing piston arranged, the axial end faces supporting surfaces for each because represent at least one spring device. With this The force is not applied directly via the measure Sealing body. The sealing edge is guided exactly, what and how which ensures the sealing function of the sealing edge.

Gemäß einem vorteilhaften Unteranspruch weist der Dichtungskolben an seinem Außendurchmesser einen umlaufenden Steg auf, der mit einer Dichtung versehen ist.According to an advantageous subclaim, the sealing piston has on its outer diameter on a circumferential web, which with is provided with a seal.

Die Dichtungseinheit kann aus einer Hauptdichtung und einer Staub dichtung bestehen, wobei die Hauptdichtung axial beweglich und die Staubdichtung ortsfest ausgeführt ist. Die Staubdichtung, die in der Regel mit einer Armierungsscheibe versehen ist, bildet dabei vorteilhafterweise eine Abstützfläche für ein Federelement der Federeinrichtung.The sealing unit can consist of a main seal and a dust seal exist, the main seal being axially movable and the dust seal is designed to be stationary. The dust seal that is usually provided with a reinforcement washer advantageously a support surface for a spring element the spring device.

An Hand der folgenden Figurenbeschreibung soll die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigt:Based on the following description of the figures, the invention is intended are explained in more detail. It shows:

Fig. 1 eine Dichtungseinheit mit zweigeteilter Dichtung innerhalb der Kolbenstangenführung; . Figure 1 shows a seal unit with two split seal within the rod guide;

Fig. 2 eine Dichtungseinheit mit einem Federbalg als Federele ment. Fig. 2 ment a sealing unit with a bellows as Federele.

Die Fig. 1 zeigt einen Schwingungsdämpfer 1, wobei sich die Dar stellung auf den Kolbenstangenführungsbereich beschränkt, bei dem eine Kolbenstangenführung 3 mit einer Dichtungseinheit 5 ein Druckrohr an der Austrittsseite einer Kolbenstange 9 gegenüber der Atmosphäre verschließt. Die Kolbenstange 9 wird innerhalb ei ner zentrischen Öffnung geführt. Konzentrisch zum Druckrohr T ist ein Behälterrohr 3 angeordnet, das endseitig an der Kolbenstan genführung 3 umgebördelt ist. Die Dichtungseinheit 5 besteht in dieser Ausführungsvariante aus einer Hauptdichtung 5a und einer Staubdichtung 5b. Beide Dichtungsteile befinden sich innerhalb einer Stufenbohrung 15 der Kolbenstangenführung 3. Die Hauptdich tung 5a - verspannt durch eine Wurmfeder - ist auf einem axial beweglichen Dichtungskolben 17 befestigt. Zwei Federn 19a/19b einer Federungseinheit 19 verspannen den Dichtungskolben inner halb der Kolbenstangenführung 3. Die Stufenbohrung 15 der Kolben stangenführung 3 wird von der Staubdichtung 5b verschlossen. Innerhalb der Kolbenstangenführung 3 sind zwei Überströmkanäle 21 und 23 vorgesehen. Der erste Überströmkanal 21 befindet sich im Bereich der Stufenbohrung 15 zwischen dem kreisringförmigen Boden der Kolbenstangenführung 3 und dem Dichtungskolben 17. Der zweite Überströmkanal 23 verbindet den Raum zwischen dem Dich tungskolben 17 und der Staubdichtung 5b mit einem Ausgleichsraum 25. Fig. 1 shows a vibration damper 1 , the Dar position is limited to the piston rod guide area, in which a piston rod guide 3 with a sealing unit 5 closes a pressure pipe on the outlet side of a piston rod 9 from the atmosphere. The piston rod 9 is guided within a ner central opening. A container tube 3 is arranged concentrically to the pressure tube T and is flanged at the end on the piston guide 3 . In this embodiment variant, the sealing unit 5 consists of a main seal 5 a and a dust seal 5 b. Both sealing parts are located in a stepped bore 15 of the piston rod guide 3 . The main sealing device 5 a - clamped by a worm spring - is attached to an axially movable sealing piston 17 . Two springs 19 a / 19 b of a suspension unit 19 clamp the sealing piston within half of the piston rod guide 3 . The stepped bore 15 of the piston rod guide 3 is closed by the dust seal 5 b. Two overflow channels 21 and 23 are provided within the piston rod guide 3 . The first overflow channel 21 is located in the area of the stepped bore 15 between the annular bottom of the piston rod guide 3 and the sealing piston 17 . The second overflow channel 23 connects the space between the processing piston 17 and the dust seal 5 b with an equalization space 25 .

Bei einer beliebigen Kolbenstangenbewegung, ausgehend von der Ruhestellung, liegt eine Haftreibungskraft zwischen der Kolben stange 9 und der Hauptdichtung 5a vor. Der Betrag der Reibkraft ist abhängig vom Reibungsbeiwert und der Vorspannung der Dich tung 5a auf der Kolbenstange 9. Die Haftreibungskraft ist in der Ruhestellung der Kolbenstange 9 größer als die Federkraft beider Federn 19a und 19b der Federeinheit 19. Folglich führt die Haupt dichtung 5a die Kolbenstangenbewegung so weit synchron mit aus, bis die Federkraft als Produkt aus Federrate und Verschiebeweg der Hauptdichtung 5a einen Betrag erreicht, der größer ist als die Haftreibung zwischen der Kolbenstange 9 und der Hauptdich tung 5a.With any piston rod movement, starting from the rest position, there is a static friction force between the piston rod 9 and the main seal 5 a. The amount of frictional force depends on the coefficient of friction and the preload of the device 5 a on the piston rod 9 . The static friction force is greater in the rest position of the piston rod 9 than the spring force of both springs 19 a and 19 b of the spring unit 19 . Consequently, the main seal 5 a synchronously moves the piston rod movement until the spring force as a product of the spring rate and displacement of the main seal 5 a reaches an amount that is greater than the static friction between the piston rod 9 and the main seal device 5 a.

Während des ersten Bewegungsabschnittes der Kolbenstange 9 baut sich die volle Dämpfkraft auf. Die aus dem Stand der Technik be kannten Losbrechkräfte können die Dämpfung nicht nachteilig be einflussen. Im zweiten Bewegungsabschnitt der Kolbenstange 9 er reicht die Federkraft der Federeinrichtung 19 ein Niveau, das oberhalb der Losbrechkraft der Hauptdichtung 5a bezüglich der Kolbenstange 9 liegt. Die Hauptdichtung 5a führt danach eine schwingende Relativbewegung auf Grund der entgegengesetzt gerich teten. Federkräfte der Federeinrichtung 19 bezüglich der Kolben stange 9 aus.The full damping force builds up during the first movement section of the piston rod 9 . The breakaway forces known from the prior art cannot adversely affect the damping. In the second movement section of the piston rod 9, the spring force of the spring device 19 reaches a level which is above the breakaway force of the main seal 5 a with respect to the piston rod 9 . The main seal 5 a then performs an oscillating relative movement due to the opposite direction. Spring forces of the spring device 19 with respect to the piston rod 9 .

Während der Mitnahmebewegung zwischen der Hauptdichtung 5a und der Kolbenstange 9 wird auftretendes Lecköl zwischen der zentrischen Öffnung 11 der Kolbenstangenführung 3 und der Kolben stange 9 vom ersten Überströmkanal 21 dem Ausgleichsraum 25 zuge führt. Der Dichtungskolben ist an seinem umlaufenden Steg 27 mit einer Dichtung 29 versehen, die gegenüber der Kolbenstangenfüh rung 3 ebenfalls abdichtet, wobei diese Dichtung 29 nur einen vernachlässigbaren Dichtbelastung ausgesetzt ist. Sollte die Dichtung 29 das Lecköl aus dem Raum zwischen dem Dichtkolben 17 und dem Boden der Kolbenstangenführung 3 nicht bewältigen können, so steht immer noch der zweite Überströmkanal 23 zur Verfügung, wobei zu bemerken ist, daß ein geringer Ölfilm auf der Kolben stange 9 einen zusätzlichen Schutz für diese darstellt.During the entraining movement between the main seal 5 a and the piston rod 9 , leakage oil occurring between the central opening 11 of the piston rod guide 3 and the piston rod 9 from the first overflow channel 21 leads to the compensation chamber 25 . The sealing piston is provided on its circumferential web 27 with a seal 29 , which also seals against the piston rod guide 3 , this seal 29 being only subjected to a negligible sealing load. If the seal 29 can not cope with the leak oil from the space between the sealing piston 17 and the bottom of the piston rod guide 3 , the second overflow channel 23 is still available, it being noted that a small oil film on the piston rod 9 is an additional one Represents protection for this.

Die Dichtungseinheit 5 läßt sich sehr leicht innerhalb der Kol benstangenführung 3 einbringen. Sämtliche Teile zeichnen sich durch ihre Einfachheit aus.The sealing unit 5 can very easily introduce benstangenführung 3 Kol. All parts are characterized by their simplicity.

Die Kolbenstangenführung 3 der Fig. 2 mit der Dichtungseinheit 5 unterscheidet sich vor allem dadurch, daß ein Federelement der Federeinrichtung 19 als Federbalg 19c ausgeführt ist. Der Feder balg 19c hat die Funktion, etwaige Leckagen zwischen dem Dicht kolben 17 und dem Deckel der Kolbenstangenführung 3 gegenüber der Atmosphäre zu unterbinden. Diese Funktion ist identisch mit der der Ausführung von Fig. 1. Interessant ist sie besonders dann, wenn man auf eine Staubdichtung verzichten möchte und kann.The piston rod guide 3 of FIG. 2 with the sealing unit 5 differs primarily in that a spring element of the spring device 19 is designed as a bellows 19 c. The spring bellows 19 c has the function of preventing any leakage between the sealing piston 17 and the cover of the piston rod guide 3 from the atmosphere. This function is identical to that of the embodiment in FIG. 1. It is particularly interesting when you want to and can do without a dust seal.

Claims

1. Dichtungseinheit innerhalb einer Kolbenstangenführung, ins besondere für einen Schwingungsdämpfer, wobei die Dichtungs einheit die einen Arbeitsraum innerhalb eines Druckrohres gegenüber der Atmosphäre abdichtet, umfassend einen Kolben stangenführungskörper mit einer zentrischen Durchgangsöffnung für eine axial bewegliche Kolbenstange, dadurch gekennzeich net, daß eine Dichtkante einer an sich bekannten Dichtung (5a) aufgrund einer Kolbenstangenbewegung aus der Ruhelage eine Axialbewegung in beide Axialbewegungsrichtungen ausführen kann, wobei eine Federeinrichtung (19) eine der Dichtkanten bewegung entgegengesetzte Gegenkraft auf die Dichtung ausübt.1.Sealing unit within a piston rod guide, in particular for a vibration damper, the sealing unit sealing a working space within a pressure pipe from the atmosphere, comprising a piston rod guide body with a central through opening for an axially movable piston rod, characterized in that a sealing edge one known seal ( 5 a) can perform an axial movement in both axial movement directions due to a piston rod movement from the rest position, a spring device ( 19 ) exerting an opposing force on the sealing edge movement on the seal.

2. Dichtungseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Federkraft der Federeinrichtung (19) bei Stillstand der Kolbenstange (9) einerseits größer ist als die Gleitrei bungskraft und andererseits kleiner als die Haftreibungs kraft zwischen der Dichtkante der Dichtung (5a) und der Kolbenstange (9).2. Sealing unit according to claim 1, characterized in that the spring force of the spring device ( 19 ) when the piston rod ( 9 ) is on the one hand larger than the sliding friction force and on the other hand smaller than the static friction force between the sealing edge of the seal ( 5 a) and Piston rod ( 9 ).

3. Dichtungseinheit nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeich net, daß die Federrate und der Federweg der Federeinrich tung (19) derart bestimmt ist, daß aus der Ruhelage eine Mitnahme der Dichtung (5a) aufgrund der Haftreibungskraft zwischen der Kolbenstange (9) und der Dichtung (5a) erfolgt, bis ein Kräftegleichgewicht zwischen der Federkraft der Federeinrichtung (19) und der Haftreibung überwunden wird, wobei bereits eine Hubgeschwindigkeit der Kolbenstange in Verbindung mit einer Dämpfkraft vorliegt, die ein Vielfa ches der Losbrechkraft der Dichtung (5a) bezüglich der Kol benstange (9) beträgt. Kolbenbewegung erfolgt.3. Sealing unit according to claim 1 and 2, characterized in that the spring rate and the spring travel of the Federeinrich device ( 19 ) is determined such that entrainment of the seal ( 5 a) due to the static friction force between the piston rod ( 9 ) from the rest position and the seal ( 5 a) takes place until a force balance between the spring force of the spring device ( 19 ) and the static friction is overcome, with a stroke speed of the piston rod already being associated with a damping force which is a multiple of the breakaway force of the seal ( 5 a ) with respect to the piston rod ( 9 ). Piston movement takes place.

4. Dichtungseinheit nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekenn zeichnet, daß ein Federelement als ein Federbalg (19c) aus gebildet ist, der an der außenliegenden Seite der Dichtungs einheit (5) angeordnet ist. 4. Sealing unit according to claims 1 and 2, characterized in that a spring element as a bellows ( 19 c) is formed, which is arranged on the outer side of the sealing unit ( 5 ).

5. Dichtungseinheit nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die axial bewegliche Dichtkante auf einem Dichtungskol ben (17) angeordnet ist, wobei die axialen Stirnflächen Stützflächen für jeweils mindestens eine Feder (19a, 19b, 19c) der Federeinrichtung (19) darstellen.5. Sealing unit according to claim 1, characterized in that the axially movable sealing edge on a Dichtungskol ben ( 17 ) is arranged, the axial end faces supporting surfaces for at least one spring ( 19 a, 19 b, 19 c) of the spring device ( 19 ) .

6. Dichtungseinheit nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtungskolben (17) an seinem Außendurchmesser einen umlaufenden Steg (27) aufweist, der mit einer Dich tung (29) versehen ist.6. Sealing unit according to claim 4, characterized in that the sealing piston ( 17 ) has on its outer diameter a circumferential web ( 27 ) which is provided with a sealing device ( 29 ).

7. Dichtungseinheit nach einem beliebigen Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungseinheit (5) aus einer Hauptdichtung (5a) und einer Staubdichtung (5b) besteht, wobei die Hauptdichtung (5a) axial beweglich und die Staubdichtung (5b) ortsfest ausgeführt ist.7. Sealing unit according to any claim, characterized in that the sealing unit ( 5 ) consists of a main seal ( 5 a) and a dust seal ( 5 b), the main seal ( 5 a) axially movable and the dust seal ( 5 b) stationary is executed.