DE868393C

DE868393C - Fuehrung und Dichtung des Kolbens und der Kolbenstange im Zylinder-gehaeuse, insbesondere bei hydraulischen Schwingungsdaempfern von Kraftfahrzeugen

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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.

Claims

PATEN TANS PR 0 CH E: r. Führung und D#icht-ung des Kolbens und der Kolbenstange im Zylindergehäuse, insbesondere bei hydraulischen Schwingungsdämpfern von Kraftfahrzeugen, gekennzeichnet durch einen äußeren Kolbenmantel aus elastisch nachv' friebigem Stoff -und eine in der einen Zylinderstirn.wand eingesetzte Buchse aus ebensolchem Stoff für die herausgeführte Kolbenstange.
2. Dicht-Führung des Kolbens bei hydraulischen Schwingungsdärnpfern. nach Anspruch'i, dadurch gekennzeichnet, daß der auf den K olbei-ikern aufgesetzte Zylinder (3 bzw. i i) aus elastischem Stoff mit Vorspannun-g an der Wandung des Hochdruckzylinders (4) anliegt, während das Spiel des Kolbenkerns (i) so groß bemessen ist. daß keiner seiner metallischen Randteile mit der Zylinderwandung bei etwaigem Verkanten in Berührung kommen kann. 3. Dicht-Führung des Kolbens nach den Ansp-rüchen i und 2, dadurch gekennzeichnet. daß der aus elastischem Stoff -bestehende Zylinder (3 bzw. i i) auf seiner Außenwandung miteiner Anzahl tiefer, koaxialer Rillen (5) versehen ist. 4. Dicht-Führung des Kolbens nach den Ansprüchen i bis 3, da-durch gekennzeichnet, daß der aus elastischem Stoff bestehende Zylinder (3) unmittelba!t- auf den Kolhenkern fest aufgezogen ist (Fig. i und 2). 5. Dicht-Führung des Kolbens nach den Ansprüchen i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der aus elastischem Stoff bestehende Zylinder (ii) auf einem dünnen Metallzylinder (12, Fig.3) angebracht ist, der mit axialeTn Spiel zwischeneinern Bundi (7) des Kolbens und einer Halteplatte (8) liegt und mit radialein Spiel den Kolbenkern umschließt. 6. Dicht-Führung des Kolbens nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß.die axiale Höhe des elastischen Ringes (i i) ein wenig größer -ist als die des Metallzylinders (12), so daß er zwischen dem Bund (7) des Kolbens -und der Halteplatte (8) festgeklemmt ist. 7. Dicht-Führung der I-,'-ol.#l)enstange (2) für Schwingungsdämpfer nachAnspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die im Hochdruckkammerabschluß# (13) eingesetzte Buchse (14 bzW. 15) aus elastischem Stoff mit Vorspannung an der Kolbenstange (2) anliegt, während die Durcht#rittisöffnung des Kammerabschlusses (13) im übrigen so bemessen ist, daß keiner ihrer metallischen. Teile mit der Kolbenstange bei etwaigem Verkanten derselben in Berührung kommen kann (Fig. 1, 4, 5). 8. Dicht-Führung der Kolbenstange nach Anspruch7, dadurch gekennzeichnet, daß dieelastische Buchst (14, 15, 17) auf ihrer Innenwandung mit einer Anzahl tiefer, koaxialer Rillen(5') versehen ist. g. Dicht-Führung der Kolbenstange nach den Ansprüchen 7 und 8, dadurch gekennzeichnet. daß die elastische Buchse (14) im Hochdruckkammerabschluß (13) ohne Spiel fest gehaltert ist (Fig. i). io. Dicht-Führung der Kolbenstange nach den Ansprüchen 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß die elastische Buchse (17) im Hochdruckkammerabschluß (13) mit radialern Spiel (16) gelagert ist (Fig. 4). ii. Dicht-Führung der Kolbenstange nach den Ansprüchen 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß die elastische Buchse (17) nur ül)er einen Teil (a) ihrer axialen Länge (a + b + c) im Hochdruckkaim-neral)schluß gelialtert ist (Fig. 5).