DE3008709A1

DE3008709A1 - Kolben mit einem kolbenring

Info

Publication number: DE3008709A1
Application number: DE19803008709
Authority: DE
Inventors: Günther 8721 Euerbach Handke; Günter Dipl.-Ing. Heyer; Joachim Ing.(grad.) 8720 Schweinfurt Kopic
Original assignee: Fichtel and Sachs AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1980-03-07
Filing date: 1980-03-07
Publication date: 1981-09-24
Also published as: FR2477655B1; GB2072798B; GB2072798A; FR2477655A1

Description

FICHTEL & SACHS AG - SCHWEINFURT ;

PATENT- UND GEBRAUCHSMUSTERHILFSANMELDUNG

Kolben mit' einem Kolbenring

Die Erfindung bezieht sich auf einen Kolben mit einem Kolbenring für ein hydraulisches, hydropneumatisches oder pneumatisches Aggregat, insbesondere für einen Schwingungsdämpfer, wobei der Kolben auf einer Kolbenstange befestigt ist und Dämpfeinrichtungen aufweist sowie in einem mit Dämpfungsmedium gefüllten Zylinder axial beweglich geführt und nach außen abgedichtet ist, während der Kolbenring in einer ringförmigen Aussparung des Kolbens angeordnet ist und eine axiale Erstreckung aufweist, die ein Mehrfaches der Ringwanddicke beträgt.

Ein solcher Kolben, dessen Kunststoffkolbenring eine relativ große axiale Erstreckung aufweist, ist beispielsweise durch das DE-GM 7 725 888 bekannt. Dabei weist der Kunststoffkolbenring im Längsschnitt eine rechteckige Querschnittsfläche auf und ist in einer einseitig geöffneten Kolbenringnut des Kolbens angeordnet. Diese Kolbenringnut wird durch einen zusätzlichen Blechkörper verschlossen. Weiter ist es durch die DE-OS 2 716 927 bekannt, am Dämpfkolben zur Aufnahme der auftretenden Radialkräfte ein temperaturbeständiges, verschleißfestes, zylindrisches Gleitlagerele- ment an der Außenfläche anzubringen. Dieses Gleitlagerelement besteht aus dünnwandigem Gleitlagerschichtwerkstoff, der gebildet ist durch einen metallischen Stützträger und eine äußere Gleitschicht aus Kunststoff und übernimmt lediglich die Führujigs funkt ion. Der zusätzlich erforderliche Kolbenring dient zur Abdichtung.

Nachteilig bei Kunststoffkolbenringen mit großer axialer ürstreckung ist, daß diese bei höherer Temperatur zuiü Klemmen neigen und bei niedriger Betriebstemperatur die Abdichtung unzureichend ist bzv/. Geräusche durch zu großes Axial- bzw. Radialspiel auftreten.

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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Kolben mit Kolbenring zu schaffen, der einerseits eine niedere Reibung aufweist , eine einwandfreie Abdichtung gewährleistet und auftretende Radialkräfte ohne nennenswertes Ansteigen des Reibungswiderstandes aufzunehmen vermag. Außerdem sollen die Teile leicht und billig in der Herstellung und Montage sein.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Kolben und/oder der Kolbenring eine mit einer konvexen Wölbung versehene Anlagefläche aufweist. Der Kolbenring kann dabei aus Kunststoff oder Gleitlagerschichtwerkstoff hergestellt sein. Durch die Wölbung des Kolbenringes oder des Kolbens wird eine über die Länge der Anlagefläche unterschiedliche Anpreßkraft erreicht, so daß bei stärkerer Wärmedehnung der Kolbenring ausweichen kann und keinen nennenswerten Anstieg des Reibwiderstandes hervorruft. Insbesondere bei radial auf die Kolbenstange ausgeübten Kräften - wie dies bei Federbeinen mit Schwingungsdämpfern auftritt, die zur Übertragung von Radführungskräften herangezogen v/erden - wird ein Klemmen zwischen der Innenwand des Zylinders und dem Kolben bzw. dem Kolbenring vermieden.

Nach einem Merkmal der Erfindung weist die der Innenwand des Zylinders zugekehrte Anlagefläche des Kolbenringes die Wölbung auf, wobei der Kolbenring, wenn er als Kunststoffring ausgebildet ist, in geschlossener Form über den Kolben gezogen wird und durch die eigene Elastizität in die Kolbenringnut einschnappt. Handelt es sich dagegen um einen aus Gleitlagerschiehtwerkstoff hergestellten Kolbenring, so ist es entsprechend einem Merkmal der Erfindung zweckmäßig, wenn der Kolbenring einen etwa Z-förmig ausgebildeten Ringstoß aufweist. Ein solcher Ringstoß gewährleistet eine außerordentlich gute Dichtwirkung des Kolbenringes.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform des mit dem Kolbenring versehenen Kolbens wird entsprechend der Erfindung dadurch erhalten, daß die Kolbenringnut im Kolben durch zwei im Durchmesser abgesetzte Zylinderflächen gebildet wird, wodurch eine die Bewegung des Kolbenringes in axialer Richtung begrenzende Anlagefläche entsteht und die zweite Anlagefläche durch eine Ventilanpreßplatte geschaffen wird,

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Die axiale Fixierung des Kolbenringes in der L-förmig ausgebildeten Kolbenringnut wird auf einfache Weise dadurch erhalten, daß entsprechend der Erfindung die Kolbenringnut an ihrem Ende eine Aufbiegung aufweist. Vorteilhafterweise wird diese Aufbietung nach der Montage des Kolbenringes angebracht. Eine weitere Befestigung des Kolbenringes ergibt sich nach der Erfindung dadurch, daß der Kolbenring ein in sich geschlossenes Bauteil ist, welches auf die L-förmig ausgebildete Kolbenringnut aufgepreßt ist.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung besitzt die Kolbenringnut des Kolbens einen Nutgrund mit konvexer Wölbung. Auch bei dieser Ausführungsform wird erzielt, daß der Kolbenring nur in der Mitte der Kolbenringnut gegen die Zylinderinnenwand gedrückt wird und somit ein Ausweichen des Kolbenringes bei stärkerer Wärmedehnung gewährleistet wird, ohne daß dadurch der Reibungswiderstand nennenswert ansteigt. Der Kolbenring kann hier als zylindrisches Bauteil ausgebildet sein.

Eine leichte Montage des Kolbenringes wird entsprechend einem Merkmal dadurch erzielt, daß der Kolben ein quer zur Kolbenachse geteiltes Bauteil ist, wobei die Trennfuge im Bereich der Kolbenringnut angeordnet ist. Der zweiteilige Kolben ist hierbei ebenfalls leicht herstellbar, denn hier können gesinterte Bauteile ohne Nacharbeit, d, h,, ohne nachträgliches Einarbeiten der Kolbenringnut, verwendet werden.

Entsprechend einem Merkmal der Erfindung ist im Kolben unter dem Kolbenring eine umlaufende Aufnahmenut für einen Anpreßring vorgesehen, wobei der Anpreßring den Kolbenring gegen die Zylinderinnenwand drückt. Auch hiermit wird eine gezielte und genau definierbare Anpreßkraft des Kolbenringes gegen die Zylinderinnenwand mit einer gewölbten Anlagefläche erzielt.

Die Erfindung ist nachstehend an Hand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele noch ausführlicher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 einen Stoßdämpfereinsatz im Längsschnitt j

Fig. 2 die Kolbenpartie dieses Stoßdämpfers in vergrößerter Dar-Stauung; 130039/0099

Pig. 3 die axiale Fixierung des Kolbenringes mit der Ventilanpreßplatte;

Fig. k einen Kolbenring mit Z-förmig ausgebildetem Stoß;

Fig. 5 einen aus Gleitlagerschichtwerkstoff ausgebildeten Kolbenring, der sich einerseits am Kolben und andererseits an der Kolbenstange abstütztj

Fig. 6 eine Kolbenringnut mit konvexer Wölbungj

Fig. 7 die Anordnung eines Anpreßringes für den Kolbenringe

Fig, 8 einen Kunststoffkolbenring mit Anpreßringj

Fig. 9 die axiale Fixierung des Kolbenringes durch Aufbiegen des Kolbenendes und

Fig,10 die axiale Fixierung des Kolbenringes durch Verstemmen.

Der in Fig. 1 dargestellte Stoßdämpfer ist als Federbeineinsatz ausgebildet und besteht aus dem Behälter I₃ in welchem der durch das Bodenventil 3 und die Kolbenstangenführung 4 zentrierte Zylinder 2 angeordnet ist. An der Innenwand des Zylinders 2 gleitet der auf der Kolbenstange 5 befestigte und mit Dämpfventilen versehene Kolben 6. Durch diesen Kolben 6 wird der Innenraum des Zylinders 2 in einen Arbeitsraum 7 oberhalb des Kolbens und einen Arbeitsraum 8 unterhalb des Kolbens getrennt. Diese beiden Arbeitsräume 7 und 8 sind mit Dämpfflüssigkeit gefüllt und stehen über die im Kolben 6 befindlichen Dämpfventile miteinander in Verbindung, über das Bodenventil 3 ist der Arbeitsraum 8 mit dem Ausgleichsraum 9 verbunden, wobei dieser Ausgleichsraum 9 eine Flüssigkeits- und Gasfüllung besitzt. In der Kolbenringnut 10 des Kolbens 6 befindet sich der Kolbenring 11.

Wie in Fig. 2 in vergrößerter Darstellung gezeigt₃ weist der Kolbenring 11 eine mit einer konvexen Wölbung versehene Anlageflä-. ehe 12 auf. Dieser Kolbenring 11 kann aus Kunststoff bestehen oder durch einen Gleitlagerschichtwerkstoff gebildet sein. Bei

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einem sog. Gleitlagerschichtwerkstoff ist ein metallischer Stützträger mit einer äußeren Gleitschicht aus Kunststoff versehen. Infolge der gewölbten Anlagefläche liegt der Kolbenring 11 nur über einen Teil seiner axialen Erstreckung an der Innenwand des Zylinders 2 an, wodurch ein günstiges Reibverhalten zwischen Kolben und Zylinderrohr erzielt wird. Auch bei Ausdehnung des Kunsts^%toffes infolge Temperaturanstieg kann der Kolbenring ausweichen und verhindert ein Klemmen zwischen Kolben 6 und Zylinder 2. Durch die zwischen dem Kolbenring 11 und dem Zylinder 2 gebildeten, keilförmigen freien Räume baut sich in jeder Bewegungsrichtung des Kolbens ein Schmierkeil auf, der zu günstigen Reibwerten und geringem Verschleiß des Kolbenringes führt.

In Fig. 3 ist eine Kolbenkonstruktion gezeigt, bei der der Kolbenring 11 in einer L-förmig ausgebildeten Kolbenringnut 16 des Kolbens 6 angeordnet ist und der Kolbenring 11 in axialer Richtung durch eine von der Ventilanpreßplatte 13 gebildeten Anlagefläche begrenzt ist. Dadurch wird eine einwandfreie Fixierung des Kolbenringes 11 in der Kolbenringnut 16 geschaffen und dieser Kolbenring kann beispielsweise als geschlossener Ring leicht auf den Kolben 6 aufgeschoben werden. Dies gilt insbesondere für Kunststoffkolbenringe, Besteht dagegen der Kolbenring aus einem metallischen Stützträger mit äußerer Gleitschicht aus Kunststoff, so wird eine gute Dichtwirkung im Bereich des Kolbenringstoßes dadurch erzielt, daß dieser einen Abschnitt 14 mit schrägem Verlauf aufweist. Entsprechend Fig, *J ist eine Ausführungsform des Kolbenringes 11 gezeigt, die einen etwa Z-förmig ausgebildeten Kolbenringstoß 15 besitzt.

Die in Fig. 5 dargestellte Ausführungsform besitzt einen Kolbenring 17, der aus einem metallischen Stützträger mit äußerer Gleitschicht besteht und einteilig mit dem Radialflansch 18 verbunden ist. Mit diesem Radialflansch 18 ist dieser Kolbenring 17 auf dem Ansatz 19 der Kolbenstange 5 befestigt. Hierzu wird der Ansatz 19 an seinem freien Ende mit einem etwa rohrförmigen Fortsatz ausgebildet, der nach Einfügen des Radialflansches 18 umgebogen wird. Am anderen Ende liegt der Kolbenring 17 in der L-förmig ausgebildeten Kolbenringnut 16 des Kolbens 6 und ist dadurch einwandfrei zum Kolben zentriert und auf diesem befestigt. Zwischen der die Ventilfeder abstützenden Mutter und dem Radialflansch 18 können

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Zwischenringe angeordnet werden, so daß dadurch die Mutter in ihrer Lage gesichert wird.

Bei der Ausführungoform nach Fig. 6 ist der Kolbenring 11 mit rechteckigem Querschnitt dargestellt, während die im Kolben β eingearbeitete Kolbenringnut 20 einen Nutgrund mit einer Anlagefläche 21 aufweist, die eine konvexe Wölbung besitzt. Dadurch werden zwischen dem Kolbenring 11 und der Anlagefläche 21 ringförmige Hohlräume geschaffen, in die der Kolbenring 11 bei Wärmedehnung ausweichen kann.

Entsprechend der Ausführungsform nach Fig. 7 wird der Kolben 6 durch zwei Kolbenteile 26 und 27 gebildet. Die Trennfuge 28 dieser Kolbenteile befindet sich im Bereich der Kolbenringnut 10. Außerdem ist hier eine Aufnahmenut 22 im Kolben 6 vorgesehen, in der ein Anpreßring 23 angeordnet ist, welcher den Kolbenring 11 gegen die Innenwand des Zylinders 2 drückt. Durch diese in der Mitte des Kolbenringes 11 angreifende Kraft des Anpreßringes 23 wird eine konvex gewölbte Anlagefläche des in der Kolbenringnut 10 angeordneten Kolbenringes 11 erzielt.

Die Ausführungsform nach Fig. 8 unterscheidet sich von der nach Fig. 7 im wesentlichen dadurch, daß der Kolbenring als relativ dünnwandiges Kunststoffteil hergestellt ist.

Die Befestigung des Kolbenringes 11 in der ringförmigen Kolbenringnut 16 des Kolbens 6 ist in den Figuren 9 und 10 dargestellt. Entsprechend Fig. 9 wird hierbei das untere Ende des Kolbens 6 nach der Montage des Kolbenringes 11 mit einer Aufbiegung 24 versehen. Entsprechend Fig. 10 wird der Kolbenring 11 axial in der Kolbenringnut 16 dadurch fixiert, daß am zylindrischen Teil dieser Kolbenringnut 16 am Ende des Kolbenringes 11 eine Verstemmung 25 angebracht wird.

25.01.1980
TIPP-I Be/whm-

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Claims

PICHTEL & SACHS AG - SCHWEINFURT

PATENTANSPRÜCHE

.)Kolben mit einem Kolbenring für ein hydraulisches, hydropneumatisches oder pneumatisches Aggregat, insbesondere für einen Schwingungsdämpfer, wobei der Kolben auf einer Kolbenstange befestigt ist und Dämpfeinrichtungen aufweist sowie in einem mit Dämpfungsmedium gefüllten Zylinder axial beweglich geführt und nach außen abgedichtet ist, während der Kolbenring in einer ringförmigen Aussparung des Kolbens angeordnet ist und eine axiale Erstreckung aufweist, die ein Mehrfaches der Ringwanddicke beträgt, dad. gek., daß der Kolben (6) und/oder der Kolbenring (11, 17) eine mit einer konvexen Wölbung versehene Anlagefläche (12, 21) aufweist.

2. Kolben nach Anspruch 1, dad. gek., daß die der Innenwand des Zylinders (2) zugekehrte Anlagefläche (12) des Kolbenringes (11, 17) die Wölbung aufweist.

3. Kolben nach den Ansprüchen 1 und 2, dad. gek., daß der Kolbenring (11) einen etwa Z-förmig ausgebildeten Ringstoß (15) aufweist .

4. Kolben nach den Ansprüchen 1 bis 3₅ dad. gek., daß die Kolbenringnut (1-6) im Kolben (6) durch zwei im Durchmesser abgesetzte Zylinderflächen gebildet wird, wodurch eine die Bewegung des Kolbenringes (11) in axialer Richtung begrenzende Anlagefläche entsteht und die zweite Anlagefläche durch eine Ventilanpreßplatte (13) geschaffen wird,

5. Kolben nach den Ansprüchen 1 bis 3* dad, gek., daß zur axialen Fixierung des Kolbenringes (11) in der L-förmig ausgebildeten Kolbenringnut (16) diese an ihrem Ende eine Aufbiegung (2k) aufweist.

6. Kolben nach Anspruch 1, dad. gek., daß die Kolbenringnut (20) des Kolbens (6) einen Nutgrund mit einer konvex gewölbten Anlagefläche (21) besitzt .1 3 0 039 /0099

-O-

7. Kolben nach den Ansprüchen 1 bis 3_S dad. gek., daß der Kolbenring (11) ein in sich geschlossenes Bauteil ist, welches auf die L-förmig ausgebildete Kolbenringnut (16) aufgepreßt ist.

8. Kolben nach den Ansprüchen 1 bis J, dad. gek., daß der Kolben ein quer zur Kolbenachse geteiltes Bauteil ist, wobei die Trennfuge (28) im Bereich der Kolbenringnut (10) angeordnet ist

9. Kolben nach den Ansprüchen 1 bis 8, dad. gek., daß im Kolben (6) unter dem Kolbenring (11) eine umlaufende Aufnahmenut (22) für einen Anpreßring (23) vorgesehen ist und der Anpreßring (23) den Kolbenring (11) gegen die Zylinderinnenwand drückt.

10. Kolben nach den Ansprüchen 1 bis 3, dad. gek., daß der die Wölbung aufweisende Kolbenring (17) einteilig mit einem Radialflansch (l8) ausgebildet ist und sich damit auf der Kolbenstange (5) abstützt, während das andere Ende des Kolbenringes (17) auf einem zylindrischen Ansatz des Kolbens -(Kolbenringnut l6) zur Anlage kommt.

25.OI.I98O
TIPP-I Be/whm-

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