DE102006041247B3

DE102006041247B3 - Verstellelement mit einem Zylinder

Info

Publication number: DE102006041247B3
Application number: DE200610041247
Authority: DE
Inventors: Alexander Dr. Reiser
Original assignee: Stabilus GmbH
Current assignee: Stabilus GmbH
Priority date: 2006-09-02
Filing date: 2006-09-02
Publication date: 2008-02-07
Anticipated expiration: 2026-09-03

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verstellelement mit einem Zylinder 1, dessen Innenraum 8 ein unter Druck stehendes Medium enthält und mit einem in dem Zylinder 1 verschiebbar angeordneten Kolben, der eine Kolbenstange 4 aufweist, die an einem Ende des Zylinders 1 aus dem Zylinder herausragt. Die Kolbenstange 4 wird von einer Ringdichtung 5 umschlossen, die mit ihrem inneren radial umlaufenden Umfang an der Kolbenstange 4 und ihrem äußeren radial umlaufenden Umfang an der Innenwand des Zylinders 1 dichtend in Anlage ist. Auf ihrer dem Innenraum zugewandten Seite ist die Ringdichtung 5 von dem Druck des Mediums beaufschlagt und mit ihrer dem Innenraum 8 abgewandten Seite an einem Abstützelement 10 abgestützt, welches sich wiederum mit seinem der Ringdichtung 5 abgewandten Ende an einem Teil des Zylinders 1 abstützt, wobei in der Ringdichtung 5 an ihrer dem Innenraum 8 abgewandten Seite ein Verstärkungsring 9 angeordnet ist. Der Verstärkungsring 9 weist eine sich axial zur Längserstreckung des Zylinders 1 erstreckende Entlastungsausnehmung 11 auf, deren axialer Durchgang von der Ringdichtung 5 verschlossen ist, wobei die Ringdichtung 5 von dem Druck im Innenraum 8 des Zylinders 1 beaufschlagt ist und bei Überschreitung einer bestimmten Beaufschlagungskraft den Durchgang der Entlastungsausnehmung 11 freigebend zerstörbar ist. Auf der Ringdichtung 5 ist in ihrem den Durchgang der Entlastungsausnehmung 11 abdeckenden Bereich eine Gasdiffusionssperre 12 angeordnet.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verstellelement mit einem Zylinder, dessen Innenraum ein unter Druck stehendes Medium enthält, mit einem in dem Zylinder verschiebbar angeordneten Kolben, der eine Kolbenstange aufweist, die an einem Ende des Zylinders aus dem Zylinder herausragt, mit einer die Kolbenstange umschließenden Ringdichtung, die mit ihrem inneren radial umlaufenden Umfang an der Kolbenstange und mit ihrem äußeren radial umlaufenden Umfang an der Innenwand des Zylinders dichtend in Anlage ist, auf ihrer dem Innenraum zugewandten Seite von dem Druck des Mediums beaufschlagt ist und mit ihrer dem Innenraum abgewandten Seite an einem Abstützelement abgestützt ist, welches sich wiederum mit seinem der Ringdichtung abgewandten Ende an einem Teil des Zylinders abstützt, wobei in der Ringdichtung an ihrer dem Innenraum abgewandte Seite ein Verstärkungsring angeordnet ist, wobei der Verstärkungsring eine oder mehrere sich axial zur Längserstreckung des Zylinders erstreckende Entlastungsausnehmungen aufweist, deren axialer Durchgang von der Ringdichtung verschlossen ist und wobei die Ringdichtung von dem Druck im Innenraum des Zylinders beaufschlagt ist und bei Überschreitung einer bestimmten Beaufschlagungskraft den Durchgang der Entlastungsausnehmung freigebend zerstörbar ist.
Bei derartigen Verstellelementen, die vorzugsweise Gasfedern sind; muß der mit dem Medium gefüllte Innenraum bei Überschreitung eines bestimmten Innendrucks im Zylinder mit der Umgebung verbindbar sein, um einen zu hohen Innendruck im Zylinder zu vermeiden. Ein zu hoher Innendruck, der z.B. im Falle eines Brandes in der Umgebung des Verstellelementes durch Temperaturerhöhung oder aber durch Deformation entstehen kann, kann zu einer Zerstörung des Zylinders oder zu einem Herausdrücken der Kolbenstange aus dem Zylinder führen.
Gasfedern dieser Art können z.B. pneumatische Verstellelemente zur leichten Handhabung für die Kofferraumklappe, die Heckklappe oder die Motorhaube eines Kraftfahrzeugs sein, die einen Gewichtsausgleich der zu verstellenden Teile bilden.
In dem Bereich der Entlastungsausnehmung kann insbesondere dann, wenn die Wandstärke in diesem Bereich gering ist, Druckmedium aus dem Innenraum des Zylinders durch Permeation bzw. Diffusion durch den Werkstoff der Ringdichtung nach außen entweichen, so daß es nach und nach zu einer Reduzierung der Drucks in dem Innenraum des Zylinders und damit zu einem Verlust der bestimmungsgemäßen Funktion des Verstellelements kommt.
Aufgabe der Erfindung ist es ein Verstellelement der eingangs genannten Art zu schaffen, das bei einer Druckerhöhung im Innenraum des Zylinders über einen bestimmten Innendruck hinaus zu einer sicheren Druckentlastung des Innenraums führt, sowie eine bestimmungsgemäße Funktion über einen langen Zeitraum gewährleistet.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß auf der Ringdichtung in ihrem den Durchgang der Entlastungsausnehmung abdeckenden Bereich eine Gasdiffusionssperre angeordnet ist.
Bei einer Erhöhung des Innendrucks des Zylinders über einen bestimmten Innendruck hinaus zerstört die durch den Innendruck auf das Verschlußelement einwirkende Beaufschlagungskraft die Ringdichtung und die Gasdiffusionssperre im Bereich des Durchgangs der Entlastungsausnehmung, so daß der Durchgang der Entlastungsausnehmung freigegeben wird und Medium aus dem Innenraum des Zylinders den Innendruck reduzierend nach außen treten kann. Eine Permeation oder Diffusion des Mediums und damit eine schleichende Druckreduzierung im Innenraum des Zylinders wird aber durch die Diffusionssperre verhindert.
Die Diffusionssperre kann gleichzeitig zu einer mechanischen Stabilisierung der Ringdichtung beitragen.
Auf welche Art der überhöhte Innendruck zustande kommt ist gleichgültig. Dies kann sowohl durch Überhitzung in einem Brandfall oder durch mechanische Deformierung des Zylinders sein.
Vorzugsweise ist die Gasdiffusionssperre auf der dem Innenraum des Zylinders zugewandten Seite der Ringdichtung angeordnet, wobei durch den Innendruck im Zylinder eine feste Anlage der Diffusionssperre an der Ringdichtung bewirkt wird.
Die Gasdiffusionssperre kann eine Folie sein, die auf die Ringdichtung aufgeklebt sein kann.
Eine andere einfache Möglichkeit zur Anordnung und Herstellung der Gasdiffusionssperre besteht darin, daß die Gasdiffusionssperre eine auf die Ringdichtung aufgebrachte Beschichtung ist.
Dabei kann jegliche Art zur Aufbringung einer Beschichtung angewandt werden. Eine Möglichkeit dazu besteht darin, daß die Beschichtung durch Sputtern auf die Ringdichtung aufgebracht sein.
Meist ist eine einzige Entlastungsbohrung ausreichend. Der Verstärkungsring kann aber auch eine Mehrzahl insbesondere gleichmäßig verteilt ausgebildete Entlastungsausnehmungen aufweisen.
Auch ist es möglich, daß der Verstärkungsring eine radial umlaufende, ringartige Entlastungsausnehmung aufweist.
Weist die Ringdichtung eine an der Kolbenstange anliegende innere Dichtlippe und/oder eine an der Innenwand des Zylinders anliegende äußere Dichtlippe auf, so sind zur guten Abdichtung zwar die Dichtlippen flexibel, die Basis der Ringdichtung bleibt aber durch den Verstärkungsring stabil.
Dabei kann die äußere Dichtlippe axial zum Innenraum des Zylinders gerichtet sein.
Vorzugsweise liegt der Bereich der axial zum Innenraum des Zylinders gerichteten Mündungsöffnungen der Entlastungsausnehmungen dem Verbindungsbereich zwischen innerer Dichtlippe und äußerer Dichtlippe axial gegenüber, wobei die Gasdiffusionssperre auf dem Verbindungsbereich angeordnet ist, so daß eine Zerstörung der Ringdichtung in einem geringeren Querschnitt der Ringdichtung aufweisenden Bereich erfolgt.
Besonders sicher erfolgt eine solche Zerstörung der Ringdichtung, wenn der Verbindungsbereich zwischen innerer Dichtlippe und äußerer Dichtlippe im Bereich der zum Innenraum des Zylinders gerichteten Mündungsöffnungen der Entlastungsausnehmungen eine gegenüber dem nicht den Mündungsöffnungen der Entlastungsausnehmungen gegenüberliegenden Bereich eine reduzierte axiale Wandstärke besitzt oder ausgespart ist.
Zur Stabilität der Basis der Ringdichtung besteht vorzugsweise der Verstärkungsring aus einem steifen Material wie Metall, insbesondere aus Stahl oder aber auch aus einem harten Kunststoff.
Um gleiche Ringdichtungen bei Verstellelementen mit unterschiedlich vorgesehenen Maximalinnendrücken verwenden zu können, kann der Verstärkungsring ein in eine entsprechende Ausnehmung der Ringdichtung einsetzbarer Verstärkungsring sein.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen
1 einen Ausschnitt eines Verstellelements im Längsschnitt
2 eine Ansicht entlang der Linie I-I in 1 auf die Ringdichtung
3 einen vergrößerten Querschnitt der Ringdichtung des Verstellelements nach 1
Das dargestellte Verstellelement besitzt einen rohrartigen Zylinder 1, dessen Wandung an dem einen Ende des Zylinders 1 zu einer Stirnwand 2 umgebördelt ist. Koaxial zur Längserstreckung des Zylinders 1 ist in der Stirnwand 2 eine durchgehende Durchtrittsöffnung 3 ausgebildet.
In dem Zylinder 1 ist ein nicht dargestellter Kolben axial verschiebbar angeordnet, der eine Kolbenstange 4 besitzt, die durch die Durchtrittsöffnung 3 nach außen ragt.
Die Kolbenstange 4 ist von einer Ringdichtung 5 umschlossen, die mit ihrer radial umlaufenden inneren Dichtlippe 6 an der Kolbenstange 4 und mit ihrer radial umlaufenden, äußeren Dichtlippe 7 an der Innenwand des Zylinders 1 in Anlage ist.
Die Dichtlippen 6 und 7 sind auf der dem Innenraum 8 des Zylinders 1 zugewandten Seite der Ringdichtung 5 angeordnet und werden durch ein im Innenraum 8 befindliches, unter Druck stehendes Gas gegen die Kolbenstange 4 bzw. die Innenwand des Zylinders 1 beaufschlagt.
Zur Stabilisierung der Ringdichtung 5 besitzt diese eine an ihrer dem Innenraum 8 abgewandten Seite in einer Ringausnehmung eingesetzten Verstärkungsring 9 aus einem Material geringer Flexibilität, insbesondere aus Stahl.
Mit ihrer dem Innenraum abgewandten ringförmigen Fläche ist die von dem Gasdruck beaufschlagte Ringdichtung 5 an einem ringförmigen Abstützelement 10 abgestützt. Dieses Abstützelement 10 ist mit seiner radial umlaufenden Mantelfläche an der Innenwand des Zylinders in Anlage und mit seiner der Stirnwand 2 zugewandten Stirnfläche an der Stirnwand 2 axial abgestützt.
Der Verstärkungsring 9 besitzt eine sich axial zur Längserstreckung des Zylinders 1 erstreckende, durchgehende Entlastungsausnehmung 11.
Der Bereich der zum Innenraum 8 des Zylinders 1 gerichteten Mündungsöffnung der Entlastungsausnehmung 11 liegt axial dem Verbindungsbereich 13 der Ringdichtung 5 zwischen innerer Dichtlippe 6 und äußerer Dichtlippe 7 axial gegenüber. Dabei besitzt der Verbindungsbereich 13 im Bereich der zum Innenraum 8 gerichteten Mündungsöffnung der Entlastungsausnehmung 11 eine gegenüber dem nicht der Mündungsöffnung der Entlastungsausnehmung 11 gegenüberliegenden Bereich eine reduzierte axiale Wandstärke 14.
In diesem Bereich reduzierter Wandstärke 14 ist auf der dem Innenraum 8 zugewandten Seite eine Beschichtung auf die Ringdichtung 5 z.B. durch Sputtern aufgebracht, die eine Gasdiffusionssperre 12 bildet.
Im Normalfall ist der Druck im Innenraum 8 des Zylinders 1 unterhalb eines bestimmten Drucks und das Verstellelement funktioniert bestimmungsgemäß.
Im Falle eines Anstiegs des Drucks im Innenraum 8 des Zylinders 1 über den bestimmten Druck überschreitet die über dem Bereich reduzierter Wandstärke 14 auf die Entlastungsausnehmung 11 einwirkende Beaufschlagungskraft eine bestimmte Beaufschlagungskraft und erzeugt im Bereich der reduzierten Wandstärke 14 einen Reißen der Ringdichtung 5 und der Gasdiffusionssperre 12, so daß Gas aus dem Innenraum 8 über die Entlastungsausnehmungen 11 nach außen austreten kann, wodurch der Druck im Innenraum 8 des Zylinders 1 sich reduziert.

1: Zylinder
2: Stirnwand
3: Durchtrittsöffnung
4: Kolbenstange
5: Ringdichtung
6: innere Dichtlippe
7: äußere Dichtlippe
8: Innenraum
9: Verstärkungsring
10: Abstützelement
11: Entlastungsausnehmung
12: Gasdiffusionssperre
13: Verbindungsbereich
14: reduzierte Wandstärke

Claims

Verstellelement mit einem Zylinder, dessen Innenraum ein unter Druck stehendes Medium enthält, mit einem in dem Zylinder verschiebbar angeordneten Kolben, der eine Kolbenstange aufweist, die an einem Ende des Zylinders aus dem Zylinder herausragt, mit einer die Kolbenstange umschließenden Ringdichtung, die mit ihrem inneren radial umlaufenden Umfang an der Kolbenstange und mit ihrem äußeren radial umlaufenden Umfang an der Innenwand des Zylinders dichtend in Anlage ist, auf ihrer dem Innenraum zugewandten Seite von dem Druck des Mediums beaufschlagt ist und mit ihrer dem Innenraum abgewandten Seite an einem Abstützelement abgestützt ist, welches sich wiederum mit seinem der Ringdichtung abgewandten Ende an einem Teil des Zylinders abstützt, wobei in der Ringdichtung an ihrer dem Innenraum abgewandte Seite ein Verstärkungsring angeordnet ist, wobei der Verstärkungsring eine oder mehrere sich axial zur Längserstreckung des Zylinders erstreckende Entlastungsausnehmungen aufweist, deren axialer Durchgang von der Ringdichtung verschlossen ist und wobei die Ringdichtung von dem Druck im Innenraum des Zylinders beaufschlagt ist und bei Überschreitung einer bestimmten Beaufschlagungskraft den Durchgang der Entlastungsausnehmung freigebend zerstörbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Ringdichtung (5) in ihrem den Durchgang der Entlastungsausnehmung (11) abdeckenden Bereich eine Gasdiffusionssperre (12) angeordnet ist.
Verstellelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasdiffusionssperre (12) auf der dem Innenraum (8) des Zylinders (1) zugewandten Seite der Ringdichtung (5) angeordnet ist.
Verstellelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasdiffusionssperre eine Folie ist.
Verstellelement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Folie auf die Ringdichtung aufgeklebt ist.
Verstellelement nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasdiffusionssperre (12) eine auf die Ringdichtung (5) aufgebrachte Beschichtung ist.
Verstellelement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung durch Sputtern auf die Ringdichtung (5) aufgebracht ist.
Verstellelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstärkungsring eine Mehrzahl insbesondere gleichmäßig verteilt ausgebildete Entlastungsausnehmungen aufweist.
Verstellelement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstärkungsring eine radial umlaufende, ringartige Entlastungsausnehmung aufweist.
Verstellelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringdichtung (5) eine an der Kolbenstange (4) anliegende innere Dichtlippe (6) und/oder eine an der Innenwand des Zylinders (1) anliegende äußere Dichtlippe (7) aufweist.
Verstellelement nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Dichtlippe (7) axial zum Innenraum (8) des Zylinders (1) gerichtet ist.
Verstellelement nach einem der Ansprüche 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Bereich der axial zum Innenraum (8) des Zylinders (1) gerichteten Mündungsöffnungen der Entlastungsausnehmungen (11) dem Verbindungsbereich (13) zwischen innerer Dichtlippe (6) und äußerer Dichtlippe (7) axial gegenüber liegen.
Verstellelement nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbindungsbereich (13) zwischen innerer Dichtlippe (6) und äußerer Dichtlippe (7) im Bereich der zum Innenraum (8) des Zylinders (1) gerichteten Mündungsöffnungen der Entlastungsausnehmungen (11) eine gegenüber dem nicht den Mündungsöffnungen der Entlastungsausnehmungen (11) gegenüberliegenden Bereich eine reduzierte axiale Wandstärke (14) besitzt oder ausgespart ist.
Verstellelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstärkungsring (9) aus Metall, insbesondere aus Stahl oder einem harten Kunststoff besteht.
Verstellelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstärkungsring ein in eine entsprechende Ausnehmung der Ringdichtung einsetzbarer Verstärkungsring ist.