DE4035824A1 - Dichtungseinrichtung, insbesondere fuer eine federbein-kolbenstange - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Dichtungseinrichtung, insbe­ sondere für eine Federbein-Kolbenstange, mit den im Ober­ begriff des Patentanspruches 1 angegebenen Merkmalen.

Eine derartige Dichtungseinrichtung ist in der DE-AS 29 15 728 in der Kolbenstangenführung eines Federbeins an einem Kraftfahrzeug vorgesehen. Durch die in Achsrichtung versetzten Umfangsbereiche eines Dichtungselements der Dichtungseinrichtung erzeugt der Druck im Zylinder des Federbeins eine radiale Kraftkomponente im Bereich der Kolbenstangenführung, die einer von außen auf die Kolben­ stangenführung einwirkenden Querkraft entgegenwirkt. Die über das Druckmedium auf die Kolbenstange und die Kolben­ stangenführung einwirkende Reaktionskraft wird teilweise hydraulisch übertragen, wodurch sich die Reibung in der Kolbenstangenführung vermindert. Ein wesentlicher Nach­ teil ist darin zu sehen, daß die zur Achse der Kolben­ stange geneigte radiale Ausnehmung für einen elliptischen Dichtungsring aufwendig zu fertigen ist. Das Dichtungs­ element weist lediglich eine Dichtfläche auf, die bei dem Druck im Zylinder ein Austreten des Druckmediums nicht vollständig verhindert. Nach der konstruktiven Festlegung der Neigung des Dichtungselements hängt die der äußeren Querkraft entgegenwirkende Druckkraft von dem von außen nicht beeinflußbaren Druck im Zylinder des Federbeins ab.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Dichtungs­ einrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 anzugeben, die eine zuverlässige Abdichtung ermöglicht, einfach zu fertigen ist und leicht nachgerüstet werden kann.

Diese Aufgabe ist durch die im Kennzeichen des Patentanspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst. Besonders vorteilhaft ist die doppelte Abdichtung durch die beiden Dichtflächen, die das Druckfluid auch bei einer geringen radialen Vorspannkraft sicher zurückhalten. Zwischen den beiden Dichtflächen ist ein Druckraum gebildet, der bei­ spielsweise geregelt druckbelastbar ist, um eine radiale Querkraft zu erzeugen. Der Druckraum kann aber auch mit einer Entlastungsleitung, beispielsweise einer Leckage­ leitung verbunden sein, wenn die Querkraft von dem Druck­ fluid erzeugt ist. Eine aufwendige radiale, im Querschnitt elliptische Ausnehmung in der Führung ist nicht erforderlich, da die axial versetzten Umfangsbereiche des Dichtungselements an einem leicht zu fertigenden Dichtflächenträger oder durch einfaches axiales verbinden von zwei mit axialem Abstand angeordneten Dichtringen zu bilden sind. Das Dichtungs­ element kann mit den axial versetzten Dichtflächen an einer Außenfläche zylindrisch gebildet sein, so daß es sich auch nachträglich leicht an der Führung oder an dem Stangenelement befestigen läßt. Die Dichtungseinrichtung eignet sich besonders zur Abdichtung der Kolbenstangen­ führung eines Kraftfahrzeug-Federbeins. Über eine Zu­ leitung und eine axiale Öffnung in der Kolbenstange kann Druckfluid auch zu einem Umfangsbereich des mit der Kolbenstange verbundenen Kolbens geführt werden, der von der Dichtungseinrichtung in ähnlicher Weise unter Bildung von beispielsweise ein oder zwei separaten Druckräumen am Umfang des Kolbens gegenüber der Führung abzudichten ist. Über die Öffnung in der Kolbenstange kann Druckfluid zu einem Druckraum im Bereich des Kolbens geleitet werden, um eine Radialkraft zu bewirken, die einer äußeren Querkraft entgegenwirkt. Aufgrund der teilweise hydraulisch übertragenen Reaktionskraft ist die Reibkraft am Kolben vermindert. Erfolgt ein derartiger Querkraftausgleich sowohl an der Kolbenstangenführung als auch am Kolben eines Kraftfahrzeugfederbeins, so ist durch entsprechende Abstimmung der hydraulischen Radialkräfte auch ein Momentenausgleich möglich. Mit der Dichtungseinrichtung läßt sich auch beispielsweise die statische Last von Achsen und Wellen hydraulisch und dadurch reibungsarm abstützen.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegen­ stand von Unteransprüchen.

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand einer Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel mit zwei über axiale Trennelemente verbundenen Dichtringen,

Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel mit einer axial stufenförmigen Dichtfläche und

Fig. 3 einen Längsschnitt durch die Kolbenstangenführung eines Fahrzeugfederbeins, mit einem Fig. 2 ent­ sprechenden Dichtungselement.

Die gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel in Fig. 1 dar­ gestellte Dichtungseinrichtung ist zur Abdichtung einer axial verstellbaren Kolbenstange 1 im Bereich einer nur teilweise abgebildeten Kolbenstangenführung 2 vorgesehen.

Die Kolbenstangenführung 2 ist an einem Zylinder ausge­ bildet, der mit dem Radträger eines Mc-Pherson-Federbeins an einem Kraftfahrzeug verbunden ist. Bei dem Aus­ führungsbeispiel ist zur Abdichtung der Kolbenstange 1 ein Dichtungselement vorgesehen, das zwei mit axialem Ab­ stand in Umfangsrichtung der Kolbenstange 1 verlaufende Dichtringe 3, 3′ mit an der Kolbenstange 1 anliegenden Dichtflächen 12′′, 12′′′ aufweist, die über zwei axiale Trennelemente 4, 4′ verbunden sind. Die beiden Dichtringe 3, 3′ und die beiden Trennelemente 4, 4′ sind radial nach innen vorstehend in einer radialen Ausnehmung 5 in der Kolbenstangenführung 2 angeordnet. Die Dichtringe 3, 3′ stützen sich in radialer Richtung nicht direkt, sondern über je ein elastisches Ringelement 6, 6′ in der Aus­ nehmung 5 ab. In ähnlicher Weise stützen sich die beiden Trennelemente 4, 4′ über je einen elastischen, die Ring­ elemente 6, 6′ axial verbindenden Steg 7, 7′ an dem Boden der Ausnehmung 5 ab. Durch die Dichtringe 3, 3′ und die Trennelemente 4, 4′, sowie durch die radial außen daran angrenzenden Ringelemente 6, 6′ und die Stege 7, 7′ sind zusammen mit der Oberfläche der Kolbenstange 1 und der Kolbenstangenführung 2 zwei jeweils radial unsymmetrische Druckräume geschaffen, die mit unterschiedlichem Druck belastet oder belastbar sind, um hydraulisch eine Radial­ kraft an der Kolbenstangenführung 2 zu bewirken, die einer äußeren Querkraft entgegenwirkt. Da die Reaktions­ kraft teilweise hydraulisch übertragen wird, ist die Reibkraft und die Losbrechkraft zwischen der Kolbenstange 1 und der Kolbenstangenführung 2 vermindert. Bei dem Aus­ führungsbeispiel sind die Ringelemente 6, 6′ und die Stege 7, 7′ aus einem den bekannten O-Ringen ent­ sprechenden Gummimaterial mit kreisförmigem Querschnitt gebildet. Demgegenüber weisen die aus einem Kunststoff gefertigten, mit einer Innenfläche an der Kolbenstange 1 anliegenden Dichtringe 3, 3′ und Trennelemente 4, 4′ einen quadratischen oder rechteckförmigen Querschnitt auf. Selbstverständlich sind auch andere Materialien und andere Querschnittsformen möglich. Wie man aus der Figur erkennt, mündet in einen der beiden Druckräume eine Öffnung 8, die bei dem Ausführungsbeispiel mit einer Druckleitung oder in einem anderen Fall mit einer Ent­ lastungsleitung verbunden ist.

Das in Fig. 2 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel dargestellte Dichtungselement ist separat zu fertigen und in eine beispielsweise Fig. 1 entsprechende radiale Aus­ nehmung in einer Kolbenstangenführung einzusetzen, um den Zylinderraum 9 eines Mc-Pherson-Federbeins nach außen ab­ zudichten. Bei diesem Ausführungsbeispiel weist die von dem Druckfluid im Zylinderraum belastete Dichtfläche 12 zwei mit axialem Abstand in Umfangsrichtung der nicht dargestellten Kolbenstange verlaufende Umfangsbereiche 10, 10′ auf, die über einen axial verlaufenden Dichtflächenabschnitt 11 verbunden sind. Mit axialem Abstand zur ersten Dichtfläche 12 ist eine zweite Dichtfläche 12′ vorgesehen, die jeweils radial nach innen vorstehend, an einem ringförmigen Dichtflächenträger 13 ausgebildet sind. Durch den stufenförmigen Verlauf der Dichtfläche 12 kann der im Zylinderraum 9 wirkende Druck an der Stufenfläche 14 eine Radialkraft bewirken, die aufgrund der Abstützung des Dichtungselements an der nicht dargestellten Kolbenstangenführung einer äußeren, an der Kolbenstangenführung wirkenden Querkraft entgegen­ wirkt. Zwischen den beiden Dichtflächen 12, 12′ ist nach der Montage der Kolbenstange ein Druckraum gebildet, der bei dem Ausführungsbeispiel über eine nicht dargestellte radiale Öffnung mit einer Leckageleitung verbunden ist. An beiden Stirnseiten des Dichtflächenträgers 13 sind radial nach außen abstehende Stützschultern 15, 15′ aus­ gebildet, die sich an den nicht dargestellten Seiten­ flächen einer mit der radialen Ausnehmung 5 in Fig. 1 vergleichbaren radialen Ausnehmung in der Kolbenstangen­ führung abstützen. Zwischen den Stützschultern 15, 15′ ist an dem Dichtflächenträger 13 radial von außen an­ liegend ein Metallring 16 angeordnet, der außen ring­ förmige Aufnahmen 22, 22′ für zwei mit axialem Abstand angeordnete O-Ringe bildet, an denen sich der Dicht­ flächenträger 13 elastisch an dem Boden der genannten radialen Ausnehmung in der Kolbenstangenführung abstützt. Kann das separat gefertigte Dichtungselement nicht so verformt werden, daß es sich radial in diese Ausnehmung einbringen läßt, so kann die Ausnehmung durch zwei von­ einander entfernbare Bauteile gebildet sein, die einen axialen Eintritt des Dichtungselements in die Ausnehmung ermöglichen.

In Fig. 3 ist ein Längsschnitt durch die Kolbenstangen­ führung eines Mc-Pherson-Federbeins an einem Fahrzeug mit dem Dichtungselement gemäß Fig. 2 dargestellt. Die Figur ist weitgehend selbsterklärend, so daß lediglich auf wenige konstruktive Einzelheiten einzugehen ist. Bei dieser Ausführung ist das Dichtungselement über eine Zwischenbuchse 17 an der Innenfläche der Kolbenstangen­ führung 2′ abgestützt. Zwischen den außen an der Kolben­ stange 1 anliegenden Dichtflächen 12, 12′ des Dichtungs­ elements ist ein Druckraum gebildet, der über jeweils eine radiale Bohrung 18, 18′ im Dichtflächenträger 13 und in der Zwischenbuchse 17, sowie über eine Axialbohrung 19 und eine Radialbohrung 20 in der Zwischenbuchse 17 mit einer Leckageleitung 21 verbunden ist.

Die Erfindung wurde anhand von zwei Ausführungsbeispielen dargelegt, die keineswegs alle möglichen erfindungsge­ mäßen Ausführungen angeben. Beispielsweise in Abänderung des Dichtungselements in Fig. 2 ist es möglich, daß die beiden axial versetzten Umfangsbereiche der Dichtfläche nicht über eine Stufe mit einen horizontalen Dicht­ flächenabschnitt, sondern auf andere Weise, beispiels­ weise über einen zur Kolbenachse geneigten geraden oder einen gekrümmten Dichtflächenabschnitt ineinander über­ gehen. Anstelle oder zusätzlich zu der an der Stufen­ fläche 14 in Fig. 2 wirkenden Radialkraft eines Druck­ fluids kann auch der Druckraum zwischen den Dichtflächen 12, 12′ druckbelastet sein. In dem Fall, daß der Druck­ raum zwischen den Dichtflächen 12, 12′ druckbelastet ist, um eine zur Radialkraft des Druckfluids gleichgerichtete Kraft zu erzeugen, ist die Dichtfläche 12′ anders als in Fig. 2 angegeben durch entsprechendes axiales versetzen ihrer Umfangsbereiche anzupassen.

Claims (12)

1. Dichtungseinrichtung, insbesondere für eine Feder­ bein-Kolbenstange, mit einer Führung in einem Ge­ häuse, die axial verstellbar ein Stangenelement auf­ nimmt, das von einem an der Führung abgestützten Dichtungselement mit einer in Umfangsrichtung ver­ laufenden Dichtfläche umgeben ist, die radial gegenüberliegende, zueinander axial versetzte Umfangsbereiche aufweist, wobei die Dichtfläche einen von einem Druckfluid belasteten Wandbereich der Führung so begrenzt, daß das Druckfluid eine radiale Kraftkomponente an der Führung bewirkt, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtungselement zwei axial hintereinander in Umfangsrichtung verlaufende Dichtflächen (12, 12′ bzw. 12′′, 12′′′) aufweist, die einen Druckraum zwischen den beiden Dichtflächen (12, 12′ bzw. 12′′, 12′′′) begrenzen.

2. Dichtungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Druckraum radial unsymmetrisch ist.

3. Dichtungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtungselement zwei mit axialem Abstand in Umfangsrichtung des Stangen­ elements (Kolbenstange 1) verlaufende Dichtringe (3, 3′) aufweist, die über zwei axiale Trennelemente (4, 4′) verbunden sind, die den Raum zwischen den Dicht­ ringen (3, 3′) in zwei Druckräume teilen, die mit unterschiedlichem Druck belastet oder belastbar sind.

4. Dichtungseinrichtung nach Anspruch 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Dichtringe (3, 3′) und die Trennelemente (4, 4′) radial nach innen vorstehend in einer radialen Ausnehmung (5) in der Führung (Kolbenstangenführung 2) angeordnet sind.

5. Dichtungseinrichtung nach Anspruch 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß sich die Dichtringe (3, 3′) radial außen über elastische Ringelemente (6, 6′) und die Trennelemente (4, 4′) über jeweils einen elastischen, die Ringelemente (6, 6′) verbindenden axialen Steg (7, 7′) in der Ausnehmung (5) der Führung (Kolbenstangenführung 2′) abstützen.

6. Dichtungseinrichtung nach Anspruch 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Ringelemente (6, 6′) und die axialen Stege (7, 7′) einen kreisförmigen Querschnitt, und die Dichtringe (3, 3′) und die Trennelemente (4, 4′) einen quadratischen oder rechteckförmigen Querschnitt aufweisen.

7. Dichtungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die von dem Druckfluid belastete Dichtfläche (12) zwei mit axialem Abstand in Um­ fangsrichtung verlaufende Umfangsbereiche (10, 10′) aufweist, die über einen axial verlaufenden Dicht­ flächenabschnitt (11) verbunden sind.

8. Dichtungseinrichtung nach Anspruch 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Dichtflächen (12, 12′) radial nach innen vorstehend an einem ringförmigen Dicht­ flächenträger (13) ausgebildet sind.

9. Dichtungseinrichtung nach Anspruch 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß sich der Dichtflächenträger (13) über zwei mit axialem Abstand angeordnete elastische O-Ringe an der Führung (Kolbenstangenführung 2′) ab­ stützt.

10. Dichtungseinrichtung nach Anspruch 9, dadurch ge­ kennzeichnet, daß zwischen den O-Ringen und dem Dichtflächenträger (13) ein ringförmige Aufnahmen (22, 22′) für die O-Ringe bildender Metallring (16) angeordnet ist.

11. Dichtungseinrichtung nach Anspruch 10, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Metallring (16) zwischen seit­ lichen, von dem Dichtflächenträger (13) radial nach außen gerichteten Stützschultern (15, 15′) ange­ ordnet ist, die sich an den Seitenflächen einer radialen Ausnehmung in der Führung abstützen.

12. Dichtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß ein Druckraum über eine radiale Öffnung mit einer Druckleitung oder einer Entlastungsleitung (Leckageleitung 21) ver­ bunden ist.