DE102017206824A1

DE102017206824A1 - Dichtungs- und Führungsanordnung

Info

Publication number: DE102017206824A1
Application number: DE102017206824.8A
Authority: DE
Inventors: Andreas Väth; Harun Tucovic; Oswald Lichtlein; Eberhard Simon
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2017-04-24
Filing date: 2017-04-24
Publication date: 2018-10-25
Also published as: WO2018197106A1

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Dichtungs- und Führungsanordnung für einen Schwingungsdämpfer, der ein mit einem Fluid gefülltes Druckzylinderrohr 1 aufweist, das einen ringartigen Behälterraum 4 bildend konzentrisch mit radialem Abstand von einem Behälterrohr 3 umschlossen ist. Dabei ist in dem Druckzylinderrohr 1 ein Kolben axial verschiebbar angeordnet, der das Druckzylinderrohr 1 in zwei Arbeitskammern 2 unterteilt und der einseitig eine Kolbenstange 8 aufweist, die durch eine Führungsöffnung 7 einer Kolbenstangenführung 5, 5' und eine ringförmige Kolbenstangendichtung 6 aus dem Druckzylinderrohr 1 und dem Behälterrohr 3 herausgeführt ist. Die Kolbenstangenführung 5, 5'verschließt dabei das Druckzylinderrohr 1 und das Behälterrohr 3 weist eine radial umlaufende Auflagefläche 9 auf, auf der eine Armierungsringscheibe 10 der Kolbenstangendichtung 6 mit ihrem radial äußeren umlaufenden Ringbereich axial abgestützt ist. Dabei ist das freie Ende des Behälterrohres 3 die nach außen gerichteten Stirnseiten von Kolbenstangenführung 5, 5' und Kolbenstangendichtung 6 umgreifend radial nach innen verformt und wobei die Kolbenstangendichtung 6 auf ihrer dem Inneren des Behälterrohres (3) abgewandten Stirnseite radial innerhalb der radial umlaufenden Auflagefläche 9 eine radial umlaufende Werkzeugbeaufschlagungsfläche 26 aufweist. Die Kolbenstangenführung 5, 5' weist ein oder mehrere Abstützelemente auf, an denen die Armierungsringscheibe 10 der Kolbenstangendichtung 6 der Werkzeugbeaufschlagungsfläche 26 axial gegenüberliegend in Anlage ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Dichtungs- und Führungsanordnung für einen Schwingungsdämpfer, der ein mit einem Fluid gefülltes Druckzylinderrohr aufweist, das einen ringartigen Behälterraum bildend konzentrisch mit radialem Abstand von einem Behälterrohr umschlossen ist, wobei in dem Druckzylinderrohr ein Kolben axial verschiebbar angeordnet ist, der das Druckzylinderrohr in zwei Arbeitskammern unterteilt und der einseitig eine Kolbenstange aufweist, die durch eine Führungsöffnung einer Kolbenstangenführung und eine ringförmige Kolbenstangendichtung aus dem Druckzylinderrohr und dem Behälterrohr herausgeführt ist, wobei die Kolbenstangenführung das Druckzylinderrohr und das Behälterrohr verschließt und eine radial umlaufende Auflagefläche aufweist, auf der eine Armierungsringscheibe der Kolbenstangendichtung mit ihrem radial äußeren umlaufenden Ringbereich axial abgestützt ist, wobei das freie Ende des Behälterrohres die nach außen gerichteten Stirnseiten von Kolbenstangenführung und Kolbenstangendichtung umgreifend radial nach innen verformt ist und wobei die Kolbenstangendichtung auf ihrer dem Inneren des Behälterrohres abgewandten Stirnseite radial innerhalb der radial umlaufenden Auflagefläche eine radial umlaufende Werkzeugbeaufschlagungsfläche aufweist.
Beim Zusammenbau derartiger Dichtungs- und Führungsanordnungen wird die Kolbenstangendichtung mit ihrer Armierungsringscheibe auf die Auflagefläche der bereits in das Druckzylinderrohr und das Behälterrohr eingebauten Kolbenstangenführung aufgesetzt und mit einem Werkzeug, insbesondere einem rohrartigen Druckstück, mit hoher Kraft auf die Auflagefläche gedrückt. In diesem von dem Druckstück beaufschlagten Zustand erfolgt dann das radial nach innen Verformens des freien Endes des Behälterrohres z.B. durch Rollen oder Bördeln. Die Kräfte, mit denen das Druckstück die Kolbendichtung an ihrer Werkzeugbeaufschlagungsfläche beaufschlagt, müssen sehr hoch sein, damit jegliches Spiel der Kolbenstangendichtung im späteren Betrieb des Schwingungsdämpfers zumindest weitestgehend vermieden wird. Der Nachteil dieser hohen Kräfte liegt darin, dass es dadurch zu einer Verformung der Armierungsringscheibe kommen kann, wodurch die Dichtfunktion der Dichtlippen der Kolbenstangendichtung dauerhaft negativ beeinflusst wird.
Aufgabe der Erfindung ist es daher eine Dichtungs- und Führungsanordnung zu schaffen, durch die die o.g. Nachteile vermieden werden und die Dichtfunktion der Kolbenstangendichtung nicht negativ beeinflusst wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Kolbenstangenführung ein oder mehrere Abstützelemente aufweist, an denen die Armierungsringscheibe der Kolbenstangendichtung der Werkzeugbeaufschlagungsfläche gegenüberliegend in Anlage ist.
Durch diese Ausbildung ist bei der Montage die Armierungsringscheibe den hohen Kräften des Druckstücks gegenüberliegend abgestützt und kann sich daher nicht verformen. Damit wird die Dichtfunktion der Kolbenstangendichtung durch die hohen Kräfte des auf sie einwirkenden Druckstücks nicht negativ beeinflusst.
Es können mehrere Abstützelemente gleichmäßig verteilt radial umlaufend der Werkzeugbeaufschlagungsfläche gegenüberliegend angeordnet sein.
Vorzugsweise ist das Abstützelement aber ein radial umlaufender Abstützring.
Einfach herstellbar und Bauteile sparend können die Abstützelemente oder der Abstützring einteilig mit der Kolbenstangenführung ausgebildet sein.
Es ist aber auch möglich, dass der Abstützring ein Einsatzbauteil ist, das in eine zur Kolbenstange und zum Armierungsringscheibe hin offene, radial umlaufende Aufnahmenut der Kolbenstangenführung eingesetzt ist.
Diese Ausbildung ermöglicht es auch, dass der Abstützring eine radial nach innen offene, radial umlaufende Nut aufweist, in der ein die Kolbenstange umschließender Abstreifring angeordnet ist, der vor der Montage des Abstützrings in die radial umlaufende Nut einsetzbar ist.
Ist radial von dem Abstützring zur Kolbenstangenseite hin ein zur Kolbenstange hin offener erster Ringraum und radial von dem Abstützring zur Behälterrohrseite hin ein zweiter Ringraum angeordnet, wobei der zweite Ringraum über einen oder mehrere Verbindungskanäle mit dem Behälterraum zwischen Druckzylinderrohr und Behälterrohr verbunden ist, so kann von der Kolbenstangendichtung und/oder dem Abstreifring abgestriffenes Fluid über den ersten Ringraum, die Verbindungskanäle und den zweiten Ringraum zum Behälterraum abgeführt werden.
In einfach herstellbarer Weise können dabei der oder die Verbindungskanäle in der Anlagefläche der Armierungsringscheibe an dem Abstützring ausgebildete, zur Armierungsringscheibe hin offene Verbindungsnuten sein.
Sind der oder die Verbindungskanäle durch ein oder mehrere in Strömungsrichtung von dem Behälterraum zum ersten Ringraum sperrende Rückschlagventile sperrbar, so können zwar Fluid und gegebenenfalls in dem Druckzylinderrohr vorhandenes Gas über die Verbindungskanäle zum Behälterraum im Behälterrohr abgeführt werden. In umgekehrter Richtung kann aber kein Fluid und insbesondere kein Gas vom Behälterraum in das Druckzylinderrohr gelangen und die Funktion des Schwingungsdämpfers negativ beeinflussen.
In einfacher Ausbildung können dabei die Rückschlagventile Klappenventile mit einer Klappe aus einem elastischen Werkstoff sein, durch die mit elastischer Vorspannung die behälterraumseitige Mündungen der Verbindungskanäle überdeckt sind.
Erstrecken sich dabei die Klappen in Längserstreckungsrichtung des Behälterrohres oder in einem spitzen Winkel zur Längserstreckung des Behälterrohres, so weist der Schwingungsdämpfer raumsparend einen geringeren Außendurchmesser auf.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen

1 einen Längsschnitt des oberen Endbereichs eines ersten Ausführungsbeispiels eines Schwingungsdämpfers
2 einen Längsschnitt des oberen Endbereichs einer Dichtungs- und Führungsanordnung eines zweiten Ausführungsbeispiels eines Schwingungsdämpfers.

Die in den Figuren dargestellten Schwingungsdämpfer weisen ein Druckzylinderrohr 1 auf, das mit einem Fluid gefüllt ist und in dem ein nicht dargestellter verschiebbarer Kolben den Innenraum des Druckzylinders in eine untere erste Arbeitskammer und eine obere zweite Arbeitskammer 2 unterteilt.
Das Druckzylinderrohr 1 ist konzentrisch mit einem Abstand von einem Behälterrohr 3 umschlossen, so dass zwischen Druckzylinderrohr 1 und Behälterrohr 3 ein ringartiger Behälterraum 4 gebildet ist.
Die oberen Enden von Druckzylinderrohr und Behälterrohr 3 des zumindest annähernd senkrecht angeordneten Schwingungsdämpfers sind von einer Kolbenstangenführung 5, 5' verschlossen, an deren dem Inneren des Behälterrohres 3 abgewandter Seite eine ringförmige Kolbenstangendichtung 6 angeordnet ist. Der Kolben weist einseitig eine Kolbenstange 8 auf, die durch eine zentrischen Führungsöffnung 7 der Kolbenstangenführung 5, 5' und die Kolbenstangendichtung 6 aus dem Druckzylinderrohr 1 und dem Behälterrohr 3 nach außen geführt ist.
Die Kolbenstangendichtung 6 besitzt eine Armierungsringscheibe 10, mit der die Kolbenstangendichtung auf einer radial umlaufenden Auflagefläche 9 der Kolbenstangenführung 5, 5' in Auflage ist.
Das zunächst über die Kolbenstangenführung 5, 5' axial hinausragende freie Ende 11 des Behälterrohres 3 ist z.B. durch Rollen oder Bördeln radial nach innen umgeformt und umgreift die nach außen gerichteten Stirnseiten von Kolbenstangenführung 5, 5' und Kolbenstangendichtung 6, wobei der äußere radial umlaufende Bereich der Kolbenstangendichtung 6 mit der Armierungsringscheibe 10 axial fest in Anlage an die Auflagefläche 9 der Kolbenstangenführung 5, 5' gepresst ist.
An seinem axial nach innen gerichteten Endbereich weist die Kolbenstangenführung 5, 5' eine Lagerbuchse 12 auf, in der die Kolbenstange 8 axial geführt ist. Bei dem Zusammenbau des Schwingungsdämpfers wird vor dem Umformen des freien Endes 11 des Behälterrohres 3 die nach außen gerichtete Stirnseite der auf die Auflagefläche 9 aufgelegten Kolbenstangendichtung 6 von einem als rohrartiges Druckstück 13 ausgebildeten Werkzeug koaxial mit hoher Kraft an einer Werkzeugbeaufschlagungsfläche 26 kraftbeaufschlagt und fest gegen die Auflagefläche 9 gepresst. In diesem Zustand erfolgt nun das Umformen des freien Endes 11 des Behälterrohres 3.
Damit die hohe Kraft, mit der die Kolbenstangendichtung 6 von dem Druckstück 13 beaufschlagt wird, nicht zu einem Verformen der Armierungsringscheibe 10 und damit der Kolbenstangendichtung 6 führt, besitzt die Kolbenstangenführung 5, 5' der Werkzeugbeaufschlagungsfläche 26 gegenüberliegend einen radial umlaufenden Abstützring 14, 14', dessen nach außen gerichtete Stirnseite in derselben Ebene liegt, wie die Auflagefläche 9.
Die Kolbenstangendichtung 6 besitzt eine nach außen nähere erste Dichtlippe 15 zum Abstreifen von Schmutz und Feuchtigkeit von der Kolbenstange 8 und eine zum inneren nähere zweite Dichtlippe 16 zum Abstreifen von Fluid von der Kolbenstange 8. Die zweite Dichtlippe 16 wird von einer sie umschließenden vorgespannten Wurmfeder 17 fest die Kolbenstange 8 umschließend beaufschlagt.
Der radial umlaufende Abstützring 14, 14' besitzt an seiner zur Armierungsscheibe hin gerichteten Stirnseite mehrere radiale Verbindungsnuten 18, durch die ein von dem Abstützring 14, 14' radial nach innen zur Kolbenstange 8 hin offener erster Ringraum 19 mit einem radial den Abstützring 14, 14' außen umschließenden zweiten Ringraum 20 verbunden ist. Der zweite Ringraum 20 ist wiederum über einen Verbindungskanal 21 mit dem Behälterraum 4 verbunden, so dass durch die zweite Dichtlippe 16 von der Kolbenstange 8 abgestreiftes Fluid und ggf. Gas den Abstützring 14, 14' an den Verbindungsnuten 18 überströmend zu dem Behälterraum 4 abgeführt wird.
Damit aber aus dem nur im unteren Bereich mit Fluid gefüllten Behälterraum 4 kein Gas über die Verbindungsnuten 18 zum Inneren des Druckzylinderrohres 1 gelangen kann, sind die Verbindungsnuten von Klappen 22 von Klappenventilen in dieser Strömungsrichtung absperrbar.
Die Klappen 22 bestehen aus einem elastischen Werkstoff und liegen mit elastischer Vorspannung an dem behälterraumseitigen Bereich der Mündungen der Verbindungskanäle 21 an.
Da die radial äußere Seitenwand des Abstützrings 14, 14' sich in einem spitzen Winkel zur Längserstreckung des Behälterrohres 3 erstreckt, erstrecken sich auch die Klappen 22 in diesem spitzen Winkel, so dass dies einen geringeren Außendurchmesser des Behälterrohres 3 ermöglicht.
In 2 ist der Abstützring 14' ein in eine Aufnahmenut 25 der Kolbenstangenführung 5' eingesetztes separates Teil, das eine radial nach innen hin sowie zum Inneren des Druckzylinderrohres 1 hin offene, radial umlaufende Nut 23 aufweist, in der ein die Kolbenstange 8 umschließender Abstreifring 24 angeordnet ist.
Bezugszeichenliste

1: Druckzylinderrohr
2: zweite Arbeitskammer
3: Behälterrohr
4: Behälterraum
5: Kolbenstangenführung
5': Kolbenstangenführung
6: Kolbenstangendichtung
7: Führungsöffnung
8: Kolbenstange
9: Auflagefläche
10: Armierungsringscheibe
11: Ende
12: Lagerbuchse
13: Druckstück
14: Abstützring
14': Abstützring
15: erste Dichtlippe
16: zweite Dichtlippe
17: Wurmfeder
18: Verbindungsnuten
19: erster Ringraum
20: zweiter Ringraum
21: Verbindungskanal
22: Klappe
23: Nut
24: Abstreifring
25: Aufnahmenut
26: Werkzeugbeaufschlagungsfläche

Claims

Dichtungs- und Führungsanordnung für einen Schwingungsdämpfer, der ein mit einem Fluid gefülltes Druckzylinderrohr (1) aufweist, das einen ringartigen Behälterraum (4) bildend konzentrisch mit radialem Abstand von einem Behälterrohr (3) umschlossen ist, wobei in dem Druckzylinderrohr (1) ein Kolben axial verschiebbar angeordnet ist, der das Druckzylinderrohr (1) in zwei Arbeitskammern (2) unterteilt und der einseitig eine Kolbenstange (8) aufweist, die durch eine Führungsöffnung (7) einer Kolbenstangenführung (5, 5') und eine ringförmige Kolbenstangendichtung (6) aus dem Druckzylinderrohr (1) und dem Behälterrohr (3) herausgeführt ist, wobei die Kolbenstangenführung (5, 5') das Druckzylinderrohr (1) und das Behälterrohr (3) verschließt und eine radial umlaufende Auflagefläche (9) aufweist, auf der eine Armierungsringscheibe (10) der Kolbenstangendichtung (6) mit ihrem radial äußeren umlaufenden Ringbereich axial abgestützt ist, wobei das freie Ende des Behälterrohres (3) die nach außen gerichteten Stirnseiten von Kolbenstangenführung (5, 5') und Kolbenstangendichtung (6) umgreifend radial nach innen verformt ist und wobei die Kolbenstangendichtung (6) auf ihrer dem Inneren des Behälterrohres (3) abgewandten Stirnseite radial innerhalb der radial umlaufenden Auflagefläche (9) eine radial umlaufende Werkzeugbeaufschlagungsfläche (26) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenstangenführung (5, 5') ein oder mehrere Abstützelemente aufweist, an denen die Armierungsringscheibe (10) der Kolbenstangendichtung (6) der Werkzeugbeaufschlagungsfläche (26) axial gegenüberliegend in Anlage ist.
Dichtungs- und Führungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Abstützelement ein radial umlaufender Abstützring (14, 14') ist.
Dichtungs- und Führungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstützelemente oder der Abstützring (14) einteilig mit der Kolbenstangenführung ausgebildet ist.
Dichtungs- und Führungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstützring (14') ein Einsatzbauteil ist, das in eine zur Kolbenstange (8) und zum Armierungsringscheibe (10) hin offene, radial umlaufende Aufnahmenut (25) der Kolbenstangenführung (5') eingesetzt ist.
Dichtungs- und Führungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstützring (14, 14') eine radial nach innen offene, radial umlaufende Nut (23) aufweist, in der ein die Kolbenstange (8) umschließender Abstreifring (24) angeordnet ist.
Dichtungs- und Führungsanordnung nach einem Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass radial von dem Abstützring (14, 14') zur Kolbenstangenseite hin ein zur Kolbenstange (8) hin offener erster Ringraum (19) und radial von dem Abstützring (14, 14') zur Behälterrohrseite hin ein zweiter Ringraum (20) angeordnet ist, wobei der zweite Ringraum (20) über einen oder mehrere Verbindungskanäle (21) mit dem Behälterraum (4) zwischen Druckzylinderrohr (1) und Behälterrohr (3) verbunden ist.
Dichtungs- und Führungsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der oder die Verbindungskanäle (21) in der Anlagefläche der Armierungsringscheibe (10) an dem Abstützring (14, 14') ausgebildete, zur Armierungsringscheibe (10) hin offene Verbindungsnuten (18) sind.
Dichtungs- und Führungsanordnung nach einem der Ansprüche 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass der oder die Verbindungskanäle (21) durch ein oder mehrere in Strömungsrichtung von dem Behälterraum (4) zum ersten Ringraum (19) sperrende Rückschlagventile sperrbar sind.
Dichtungs- und Führungsanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückschlagventile Klappenventile mit einer Klappe (22) aus einem elastischen Werkstoff sind, durch die mit elastischer Vorspannung die behälterraumseitige Mündungen der Verbindungskanäle (21) überdeckt sind.
Dichtungs- und Führungsanordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Klappen (22) sich in Längserstreckungsrichtung des Behälterrohres (3) oder in einem spitzen Winkel zur Längserstreckung des Behälterrohres (3) erstrecken.