DE19819827C1 - Kolbenstangenführung für ein Kolben-Zylinderaggregat - Google Patents

Abstract

Blech-Kolbenstangenführung für ein Kolben-Zylinderaggregat, in dem eine Kolbenstange axial beweglich angeordnet ist, wobei der Zylinder einen Arbeitsraum darstellt, wobei die Kolbenstangenführung eine Gleitbuchse zentriert von einer Führungshülse aufweist, der sich ein den Arbeitsraum begrenzende Verschlußring anschließt, der wiederum in einen axial verlaufenden Mantel übergeht, der die gesamte Kolbenstangenführung zentriert, wobei eine Kolbenstangendichtung die Kolbenstange umschließt und den Arbeitsraum abdichtet, wobei sich die Führungshülse axial und radial an einem die Kolbenstangendichtung tragenden radial verlaufende Auflagering abstützt, wobei der Auflagering eine radiale Abstützungsfläche zum Mantel aufweist, so daß ein hinsichtlich der Kraftaufnahme geschlossener Ring als Teil der Kolbenstangenführung vorliegt.

Description

Die Erfindung betrifft einen Kolbenstangenführung entsprechend dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.

Als Ersatz für Sintermaterial bei Kolbenstangenführungen für Kolben- Zylinderaggregaten wird zunehmend nach Ersatzlösungen gesucht, da der Sinterwerk­ stoff aufgrund seiner Porösität ganzflächig zum Arbeitsraum abgedichtet werden muß. So gibt es in der Regel spanend hergestellte Aluminiumführungen, die aber mit einer Beschichtung versehen werden, um das Verschleißverhalten günstig zu gestalten. Damit ist aber eine Verschlechterung der Reibwerte verbunden.

Als Gegenmaßnahme zu den schlechteren Reibungswerten der Aluminiumführung wurden Gleitbuchsen eingesetzt. Dabei gibt es zwei prinzipiellen Ausführungsformen, die sich durch die Lage der Gleitbuchse zur Kolbenstangendichtung unterscheiden. Bei einer ersten Variante liegt die Gleitbuchse jenseits der Kolbenstangendichtung bezogen auf den abzudichtenden Arbeitsraum. Die Kolbenstangenführung ist zwar relativ einfach im Aufbau, doch kann kein Schleppöl zur Gleitbuchse gelangen, wodurch die Gleit­ buchse, insbesondere bei Querkräften, relativ schnell verschleißt. Abhilfe schafft ein Schleppölkanal, der gezielt Öl an die Gleitbuchse führt. Mit dem Schleppölkanal ist aber wiederum ein erhöhter Bauaufwand verbunden. Beispielhaft wird auf die DE 44 36 907 A1 verwiesen, die eine zweiteilige Kolbenstangenführung aus Blech offenbart.

Hinsichtlich des Reibungsverhaltens sind Kolbenstangenführungen theoretisch grund­ sätzlich günstiger, bei denen die Gleitbuchse zwischen der Kolbenstangendichtung und dem abzudichtenden Arbeitsraum angeordnet sind. Beispielhaft wird die DE 42 07 099 A1 genannt, bei der zwei Ringformteile einen Führungsverschluß bilden, wobei ein Ringformteil im Halbschnitt ein U-Profil aufweist und damit einen Schleppölkanal bildet. Das zweite Ringformteil ist als eine mehrfach gestufte Kappe ausgeführt und steht mit­ tels einer Überlappung im Bereich der Außendurchmesser beider Ringformteile in Kon­ takt. Damit sind zwei Nachteile verbunden. Zum einen ist die Führungsbuchse ziemlich elastisch in Querrichtung und des weiteren ist die Lage der Kolbenstangendichtung nicht eindeutige definiert, da nur eine einseitig Anlagefläche durch die Kappe des zwei­ ten Ringformteils vorliegt.

Eine Abwandlung ist in der DE 42 07 053 A1 beschrieben, die dieselben Nachteile auf­ weist.

Die Kolbenstangenführung entsprechend der EP 0 733 823 A2 umfaßt ebenfalls einen Mantel, einen Verschlußring und eine Führungshülse für eine Gleitbuchse, doch werden diese Funktionselemente jeweils von eigenen Blechteilen gebildet.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es ein Blech-Kolbenstangenführung zu realisie­ ren, die im Hinblick auf Stabilität in Axial- und Querrichtung optimiert ist.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch den Patentanspruch 1 gelöst.

Trotz der Verwendung von Blech als Grundwerkstoff für den tragenden Teil der Kolben­ stangenführung wird eine große Steifigkeit erreicht, die mit einer massiven Ausführung vergleichbar ist. Es kann aber der Kostenvorteil einer Blechlösung genutzt werden. Der geschlossene Ring kann als Schleppölkanal genutzt werden, wenn die Kolbenstangen­ führung bei einem Schwingungsdämpfer eingesetzt wird. Der Schließvorgang des Rin­ ges wird durch das Umformen des Auflageringes umgangen, der fertigungstechnisch bei kleinen Stückzahlen hinsichtlich des Werkzeugaufwandes von Fall zu Fall beurteilt werden muß.

Eine weitere erfindungsgemäße Lösung wird durch den Patentanspruch 2 beschrieben.

In der einfachsten Ausführung kann der Auflagering als einfache Scheibe ausgeführt sein.

Eine weitere erfindungsgemäße Ausführungsform einer Blech-Kolbenstangenführung wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 3 beschrieben.

Des weiteren ist erfindungsgemäß zum beschriebenen Erfindungsgedanken vorgesehen, daß der Mantel eine dem Verschlußring abgewandte Stirnfläche aufweist, die sich axial am Zylinder abstützt. Das Bauteil, das die größten Kräfte aufnehmen muß, ist durch die einteilige Bauweise besonders stabil. Etwaige Schweißpunkte oder Klemmverbindungen entfallen und stellen damit auch keine potentielle Fehlerquelle dar.

Eine besonders massive Bauweise wird dadurch erreicht, daß die Stirnfläche zu einem radial verlaufenden Deckel verlängert ist, an dem die Kolbenstangendichtung anliegt.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung weist der Auflagering einen Zentrierring auf. Der Zentrierring übernimmt zusätzlich eine Haltefunktion, damit der Auflagering nicht kippt oder schief eingebaut wird.

Um diese Wirkung noch zu verstärken, liegt der Zentrierring am Mantel an. Der Mantel hat die größte radiale Ausdehnung und stellt damit die beste Haltemöglichkeit bereit.

Zur Druckversorgung der Kolbenstangendichtung, um diese vorzuspannen, weist der Auflagering eine umlaufende Rinne auf, deren Begrenzungsflächen eine Zentrierfunkti­ on zur Führungshülse des Mantels übernehmen.

Im Hinblick auf eine lageorientierte Position der Gleitbuchse weist der Auflagering zur Führungshülse nach radial innen einen Überstand auf, wobei der Überstand eine Anla­ gefläche für die Gleitbuchse bildet.

Als weitere Möglichkeit zur Stützung des Auflageringes ist vorgesehen, daß der Mantel nach radial innen gerichtete Eindrückungen aufweist, die eine Auflageebene für den Auflagering bilden.

Um eine maximal große Auflageebene zu erhalten, sind die nach innen gerichteten Ein­ drückungen als eine umlaufende Sicke ausgeführt.

Die umlaufende Sicke übernimmt eine Doppelfunktion, indem die nach innen gerichtete umlaufende Sicke eine den Arbeitsraum im Bereich der Kolbenstangenführung abdich­ tende Zylinderdichtung aufnimmt.

Gemäß einem weiteren vorteilhaften Unteranspruch weist der Mantel mindestens eine weitere radiale Einformung aufweist, die den Auflagering auf der Auflageebene des ersten Ringformteils fixiert. Damit sind beide Ringformteile schon vor Abschluß der Montage der Kolbenstangenführung unlösbar miteinander verbunden.

In weiterer Ausgestaltung ist auch die weitere Einformung als Sicke ausgeführt, so daß in die weitere Einformung zumindest abschnittsweise die Wandung des Zylinders ver­ formt werden kann und damit eine Verbindung zwischen der Kolbenstangenführung und dem Zylinder vorliegt.

Unter Berücksichtigung der wirksamen Axial- und Radialkräfte kann die Wandstärke des Mantels größer sein als die Wandstärke des Auflagerings.

Anhand der folgenden Figurenbeschreibung soll die Erfindung näher erläutert werden.

Es zeigt:

Fig. 1 Kolben-Zylinderaggregat in vereinfachter Gesamtdarstellung

Fig. 2-6 Ausführungsbeispiele einer Kolbenstangenführung

Die Fig. 1 beschränkt sich in stark vereinfachtem Maße auf ein Kolbenzylinderaggre­ gat 1 in der Ausführungsform eines Einrohrdämpfers. Innerhalb eines Zylinders 3 ist eine axial bewegliche Kolbenstange 5 mit einem Kolben 7 angeordnet. Zur Befestigung des Aggregats 1 sind an der Kolbenstange 5 und dem Zylinder 3 entsprechende Anschlüsse in Form von Befestigungsaugen 9 angeordnet. Eine Kolbenstangenführung 11, nur prin­ zipiell angedeutet, übernimmt die radiale Führung der Kolbenstange 5 relativ zum Zylin­ der 3.

Die Fig. 2 zeigt eine erste Variante der Kolbenstangenführung 11 als Einzelkomponente. So umfaßt die Kolbenstangenführung, die aus Blech geformt ist, eine Mantelfläche 13, die die gesamte Kolbenstangenführung im Kolben-Zylinderaggregat zentriert. Die Man­ telfläche erstreckt sich von einem Verschlußring 15 bis zu einer Stirnfläche 17, die zu einem Deckel 19 verlängert sein kann.

Am Innendurchmesser des Verschlußringes 15 ist eine Führungshülse 21 in Achsrich­ tung der Kolbenstangenführung angeformt, die eine Gleitbuchse 23 trägt, die wieder­ um eine Gleitbahn für die Kolbenstange darstellt. In Verlängerung der Führungshülse nach radial außen schließt sich ein Auflagering 25 an, der sich am Innendurchmesser des Mantels 13 abstützt. Es entsteht ein kraftgeschlossener Ring, der Querkräfte über den Auflagering und den Verschlußring auf den Mantel überträgt.

Auf dem Auflagering ist eine Kolbenstangendichtung 27, umfassend eine Dichtschei­ be 27a, eine Stangendichtung 27b und einen Abstreifer 27c, angeordnet, die an der Oberseite am Deckel 19 anliegt und damit verspannt wird. Eine Armierung 29 innerhalb der Kolbenstangendichtung schützt einerseits die Kolbenstangendichtung und anderer­ seits wird eine Druckkraftübertragung ausgehend vom Verschlußring 15 über die Füh­ rungshülse 21 auf den Auflagering 25 möglich, der die Belastung über die Armie­ rung 29 auf den Deckel 19 überträgt.

Zur weiteren Optimierung der Einzelabschnitte der Kolbenstangenführung sind einige An- und Umformungen durchgeführt. So bildet der Auflagering 25 einen Überstand 31 zur Führungshülse 21, so daß die Gleitbuchse 23 axial gesichert ist. Des weiteren verfügt der Auflagering 25 über eine umlaufende Rinne 33 mit mindestens einer Verbindungs­ öffnung 35 zwischen der Unterseite der Kolbenstangenführung und einem von dem Mantel, dem Verschlußring, der Führungshülse und dem Auflagering eingeschlossenen Schleppölkanal 37, wobei der Schleppölkanal eine Anbindung 39 zum Arbeitsraum aufweist. Die Anbindung ist bevorzugt relativ weit radial außen ausgeführt, um eine möglichst große Fläche für einen nicht dargestellten Zuganschlag nutzen zu können.

Zur Abdichtung der Kolbenstangendichtung im Bereich des Mantels 13 ist eine erste radiale Eindrückung 41 in der Form einer Sicke ausgeführt, die eine nicht dargestellte Dichtung aufnimmt. Oberhalb der Sicke für die Dichtung bezogen auf den Arbeitsraum des Zylinders ist eine weitere Eindrückung 43 als Sicke ausgeführt, in die zumindest par­ tiell die Wandung des Zylinders verformt wird und damit die Lage der Kolbenstangen­ führung zum Zylinder fixiert ist.

Die Fig. 3 zeigt eine Abwandlung der Fig. 2 bezüglich der Ausgestaltung des Auflage­ rings 25. Die Kolbenstangenführung umfaßt zwei Ringformteile, wobei ein erstes Ring­ formteil den Deckel 19, den Mantel 13, den Verschlußring 15 und die Führungshülse 21 und ein zweites Ringformteil den Auflagering 25 bilden. Der wesentliche Vorteil dieser Lösung liegt darin, daß der Umformvorgang für das erste Ringformteil vereinfacht wird. Des weiteren ist die Belastung in Querrichtung geringer als in Axialrichtung, so daß für den Auflagering eine geringere Materialstärke verwendet werden kann, die wiederum einen kleinen Bauraum und Gewichtsvorteil mit sich bringt.

Die radiale Abstützung der Führungshülse 21 erfolgt über Begrenzungsflächen 45; 47 der Rinne 33 des Auflageringes 25. Die Eindrückung 41 bildet dabei eine äußere Aufla­ geebene 49 für den Auflagering. Am Innendurchmesser stützt sich der Auflagering auf einer kreisringförmigen Stirnfläche der Führungshülse 21 ab.

Die Ausführung nach der Fig. 4 baut auf die Lösung der Fig. 3 auf. Der wesentliche Un­ terschied besteht darin, daß der Auflagering 25 einen in Relation zur Fig. 3 vergrößerten Außendurchmesser aufweist, so daß die weitere Eindrückung 43 auf der Oberseite des Auflageringes aufliegt und diesen damit auf der Auflageebene 49 verspannt. Damit er­ gibt sich eine feste Verbindung beider Ringformteile auch ohne Kolbenstangendich­ tung 27.

Die Fig. 5 zeigt eine weitere Abwandlung der Fig. 3, wobei der wesentliche Unterschied darin besteht, daß der Auflagering 25 einen Zentrierring 51 aufweist, der sich am In­ nendurchmesser des Mantels 13 radial abstützt. Dabei ist die Höhe des Zentrierringes 51 geringer als die Höhe der Führungshülse 21, um eine statische Überbestimmung der Auflagepunkte des Auflageringes zu vermeiden. Dadurch entsteht ein Spalt 53, der es ermöglicht, daß die Anbindung 39 relativ weit nach radial außen des Verschlußringes gelegt werden kann. Auf eine Auflageebene entsprechend den Fig. 3 und 4 kann man verzichten, da der Zentrierring 51 eine Stützwirkung ausübt.

Ein Variante der Fig. 6 zeichnet sich dadurch aus, daß das zweite Ringformteil einen u- förmigen Querschnitt aufweist und damit die Führungshülse 21 und den Auflagering 25 aufweist. Ein Schenkel 55, im weiteren Stützring 55 genannt, liegt auf der Oberseite des Verschlußringes 15. Die Außendurchmesser des Auflageringes 25 und des Stützrin­ ges 55 sind derart abgestimmt, daß nur einer der beiden Außendurchmesser an der In­ nenwandung des Mantels 13 abstützend angreift, um einen durch Toleranzfehler be­ dingten Schiefstand des zweiten Ringformteils zu verhindern. Ergänzend kann der Stützring eine Abwinkelung 57 aufweisen, um eine Anlage des Stützringes im Bereich der Eindrückung zu erreichen und damit die Montage zu vereinfachen.

Die Montage der Kolbenstangenführung 11 läuft bei allen Varianten nach demselben Prinzip ab. In ersten Umformschritten wird das erste Ringformteil hergestellt, wobei der Deckel 19 noch nicht geschlossen ist. Anschließend wird das zweite Ringformteil in das erste Ringformteil eingelegt, wobei bei Variante 4 die Eindrückung 43 erst nach dem Einlegen erfolgen kann. Danach wird die Kolbenstangendichtung 27 eingesetzt. Ab­ schließend wird der Deckel 19 auf die Oberseite der Kolbenstangendichtung 27 gebo­ gen. Man erhält eine geschlossene Baueinheit, in die dann noch die Gleitbuchse 23 ge­ preßt wird.

Claims (16)

1. Blech-Kolbenstangenführung für ein Kolben-Zylinderaggregat, in dem eine Kolben­ stange axial beweglich angeordnet ist, wobei der Zylinder einen Arbeitsraum darstellt, wobei die Kolbenstangenführung eine Gleitbuchse zentriert von einer Führungshülse aufweist, der sich ein den Arbeitsraum begrenzender Verschlußring anschließt, der wiederum in einen axial verlaufenden Mantel übergeht, der die gesamte Kolbenstan­ genführung zentriert, wobei eine Kolbenstangendichtung die Kolbenstange um­ schließt und den Arbeitsraum abdichtet, dadurch gekennzeichnet, daß Führungshülse (21), Verschlußring (15) und Mantel (13) einstückig ausgebildet sind und die Führungshülse (21) in einen die Kolbenstangendichtung (27) tragenden radial verlaufenden Auflagering (25) übergeht, wobei der Auflagering (25) eine radia­ le Abstützungsfläche zum Mantel (13) aufweist, so daß ein hinsichtlich der Kraftauf­ nahme geschlossener Ring als Teil der Kolbenstangenführung (11) vorliegt.

2. Blech-Kolbenstangenführung für ein Kolben-Zylinderaggregat, in dem eine Kolben­ stange axial beweglich angeordnet ist, wobei der Zylinder einen Arbeitsraum darstellt, wobei die Kolbenstangenführung eine Gleitbuchse zentriert von einer Führungshülse aufweist, der sich ein den Arbeitsraum begrenzender Verschlußring anschließt, der wiederum in einen axial verlaufenden Mantel übergeht, der die gesamte Kolbenstan­ genführung zentriert, wobei eine Kolbenstangendichtung die Kolbenstange um­ schließt und den Arbeitsraum abdichtet, dadurch gekennzeichnet, daß Führungshülse (21), Verschlußring (15) und Mantel (13) einstückig ausgebildet sind und die Führungshülse (21) sich an einem die Kolbenstangendichtung (27) tra­ genden radial verlaufenden separaten Auflagering (25) übergeht, wobei der Auflage­ ring (25) eine radiale Abstützungsfläche zum Mantel (13) aufweist, so daß ein hin­ sichtlich der Kraftaufnahme geschlossener Ring als Teil der Kolbenstangenfüh­ rung (11) vorliegt.

3. Blech-Kolbenstangenführung für ein Kolben-Zylinderaggregat, in dem eine Kolben­ stange axial beweglich angeordnet ist, wobei der Zylinder einen Arbeitsraum darstellt, wobei die Kolbenstangenführung eine Gleitbuchse zentriert von einer Führungshülse aufweist, der sich ein den Arbeitsraum begrenzender Verschlußring anschließt, der wiederum in einen axial verlaufenden Mantel übergeht, der die gesamte Kolbenstan­ genführung zentriert, wobei eine Kolbenstangendichtung die Kolbenstange um­ schließt und den Arbeitsraum abdichtet, dadurch gekennzeichnet, daß Verschlußring (15) und Mantel (13) einstückig ausgebildet sind und die Füh­ rungshülse (21) mit einem radial verlaufenden, die Kolbenstangendichtung (27) tra­ genden Auflagering (25), einen u-förmigen Querschnitt bildet.

4. Kolbenstangenführung nach dem Oberbegriff von Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel (13) eine dem Verschlußring (15) abgewandte Stirnfläche (17) auf­ weist, die sich axial am Zylinder (3) abstützt.

5. Kolbenstangenführung nach Anspruch den Ansprüchen 1, 2 oder 3 dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnfläche (17) zu einem radial verlaufenden Deckel (19) verlängert ist, an dem die Kolbenstangendichtung (27) anliegt.

6. Kolbenstangenführung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Auflagering (25) einen Zentrierring (51) aufweist,.

7. Kolbenstangenführung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Zentrierring (51) am Mantel (13) anliegt.

8. Kolbenstangenführung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Auflagering (25) eine umlaufende Rinne (33) aufweist, deren Begrenzungs­ flächen (45) eine Zentrierfunktion zur Führungshülse (21) übernehmen.

9. Kolbenstangenführung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Auflagering (25) zur Führungshülse (21) nach radial innen einen Überstand aufweist, wobei der Überstand eine Anlagefläche (31) für die Gleitbuchse (23) bildet.

10. Kolbenstangenführung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel (13) nach radial innen gerichtete Eindrückungen (41) aufweist, die eine Auflageebene (49) für den Auflagering (25) bilden.

11. Kolbenstangenführung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die nach innen gerichteten Eindrückungen (41) als eine umlaufende Sicke ausge­ führt sind.

12. Kolbenstangenführung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die nach innen gerichtete umlaufende Sicke (41) eine den Arbeitsraum im Be­ reich der Kolbenstangenführung abdichtende Zylinderdichtung aufnimmt.

13. Kolbenstangenführung nach den Ansprüchen 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel (13) mindestens eine weitere radiale Einformung (43) aufweist, die den Auflagering (25) auf der Auflageebene (49) des Mantels (13) fixiert.

14. Kolbenstangenführung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die weitere Einformung (43) als Sicke ausgeführt ist.

15. Kolbenstangenführung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß in die weitere Einformung (43) zumindest abschnittsweise die Wandung des Zy­ linders (3) verformt ist und damit eine Verbindung zwischen der Kolbenstangenfüh­ rung (11) und dem Zylinder (3) vorliegt.

16. Kolbenstangenführung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandstärke des Mantels (13) größer ist als die Wandstärke des Auflage­ rings (25).