DE3702581A1 - Abdichtung einer kolbenstange - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Abdichtung einer Kolbenstange insbe­ sondere einer pneumatischen Feder entsprechend dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Durch das DE-GM 19 71 284 ist es bekannt, zur Abdichtung der Kol­ benstange einer pneumatischen Feder im Bereich der Kolbenstangen­ dichtung einen mit einer Ölfüllung versehenen Ringraum anzuord­ nen. Dieser ölgefüllte Ringraum bewirkt, daß bei Axialbewegung der Kolbenstange die Kolbenstangendichtung mit Öl benetzt wird, wodurch die Reibung und der Verschleiß der Kolbenstange vermin­ dert werden. Da der mit der Ölfüllung versehene Ringraum durch Dichtungen begrenzt ist und sich dementsprechend eine Dichtung zwischen Ring- und Arbeitsraum befindet, kann über diese Dich­ tungsanordnung das Gas nicht in den Arbeitsraum eingefüllt wer­ den, so daß eine separate Füllstelle im Behälter angeordnet wer­ den muß. Um eine derartige, sehr teuere Füllmethode zu vereinfa­ chen, ist es durch das DE-GM 74 22 901 bekannt, eine Fluid lei­ tende Verbindung zwischen Ring- und Arbeitsraum vorzusehen, welche durch eine als Rückschlagventil wirkende Einrichtung gebildet wird. Beim Füllvorgang wird zunächst die Gasfüllung über die als Lippendichtung ausgebildete Kolbenstangendichtung eingefüllt und anschließend die Ölfüllung eingebracht. Um das im Ringraum befind­ liche Gas durch das Öl zu verdrängen, ist es erforderlich, daß bei der Ölfüllung die Gasfeder mit nach unten austretender Kol­ benstange angeordnet ist. Eine geringfügige Leckage zwischen dem mit Öl gefüllten Ringraum und dem mit Gas gefüllten Arbeitsraum bewirkt, daß die Ölfüllung in den Arbeitsraum abwandert und die Dichtwirkung durch Trockenlaufen an der Kolbenstangendichtung nachläßt. Nach erfolgter Ölfüllung kann außerdem bei etwas zu ge­ ringer Ausschubkraft der Kolbenstange eine Nachfüllung von Gas über die Kolbenstangendichtung nicht erfolgen, ohne daß die Öl­ füllung aus dem Ringraum verdrängt wird. Ebenso ist es nicht ohne weiteres möglich, eine fertig gefüllte Gasfeder auf eine nach­ träglich gewünschte höhere Ausschubkraft durch Nachfüllen von Gas zu bringen, denn das bei einer Gasnachfüllung aus dem Ringraum in den Arbeitsraum verdrängte Öl kann nicht wieder in den Ring­ raum zurückgeführt werden.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Abdichtung einer Kolbenstange einer pneumatischen Feder zu schaffen, die mit einem Ölkissen versehen ist und eine möglichst einfache Füllme­ thode ermöglicht. Außerdem soll der die Ölfüllung aufnehmende Ringraum mit einer im Arbeitsraum befindlichen geringen Ölmenge nachfüllbar sein und eine Änderung, insbesondere eine Erhöhung der Federkraft, durch Nachfüllmöglichkeit von Gas über die Kol­ benstangendichtung ermöglicht werden.

Diese Aufgabe wird durch die Erfindung dadurch gelöst, daß zur fluidleitenden Verbindung das Stützteil mindestens eine radiale Durchlaßöffnung im Bereich der Kolbenstangendichtung aufweist und die Durchlaßöffnung in einen vom Stützteil und von der Innenwand des Behälters begrenzten Verbindungskanal mündet. Dadurch ist es ohne weiteres möglich, verschiedene Füllmethoden bei Befüllung der Gasfeder anzuwenden. Außer der üblichen Füllmethode, nämlich zu­ erst das Gas und anschließend die Ölfüllung über die Kolbenstan­ gendichtung einzubringen, kann beispielsweise vor dem Verschlie­ ßen der Gasfeder die Ölfüllung in den Arbeitsraum eingebracht und nach dem Verschließen der Gasfeder das Gas über die Kolben­ stangendichtung eingefüllt werden. Zur Füllung des Ringraumes mit Öl werden einige Arbeitshübe der Gasfeder mit nach unten austre­ tender Kolbenstange durchgeführt, wobei das Öl über den Verbin­ dungskanal und die Durchlaßöffnung in den Ringraum gelangt und das dort befindliche Gas über die Dichtung in den Arbeitsraum entweicht. In dieser Position erfolgt auch ein Selbstnachfüllen des Ringraumes mit einer im Arbeitsraum befindlichen geringen Öl­ menge. Außerdem wird eine Nachfüllmöglichkeit von Gas für die Gasfeder über die Kolbenstangendichtung auf einfache Weise bei nach oben austretender Kolbenstange ermöglicht, da dieses über die Kolbenstangendichtung eingeführte Gas über die oben im Ring­ raum angeordnete Durchlaßöffnung und den Verbindungskanal in den Arbeitsraum strömt, ohne Entleerung der Ölfüllung im Ringraum.

Eine sehr einfache Ausführungsform wird merkmalsgemäß dadurch er­ halten, daß die Durchlaßöffnung durch eine Radialbohrung gebildet ist, während der Verbindungskanal aus einer die zylindrische Au­ ßenfläche des Stützteiles unterbrechende Axialnut besteht. Erfin­ dungsgemäß ist es ohne weiteres möglich, daß die Durchlaßöffnung durch einen stirnseitigen Einschnitt des Stützteiles gebildet ist, so daß dieser Einschnitt mit dem Flansch der Kolbenstangen­ dichtung die Durchlaßöffnung bildet.

Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der Abdichtung wird erfindungsgemäß dadurch erhalten, daß der Verbindungskanal über den Umfang des Stützteiles zwischen diesem und der Innenwand des Behälters verlaufend angeordnet ist. Dadurch wird auf einfache Weise erreicht, daß sich in keiner Gasfederlage der Ringraum völ­ lig entleert, wodurch immer eine ausreichende Schmierung der Kol­ benstangendichtung bereits nach kleinsten Ausschubbewegungen der Kolbenstange gewährleistet ist. Merkmalsgemäß ist der Verbindungs­ kanal durch eine von der Durchlaßöffnung ausgehende, schrauben­ förmige Nut gebildet. Vorteilhafterweise weist die schraubenför­ mige Nut mehr als einen Gewindegang auf, so daß - unabhängig von der Lage der Gasfeder und der Durchlaßöffnung - eine sehr gute Sicherung gegen Auslaufen der Ölfüllung aus dem Ringraum gewähr­ leistet ist. Zur guten Abdichtung des Verbindungskanales gegen­ über dem Behälter wird entsprechend der Erfindung der Verbin­ dungskanal von einem radial vorspringenden, mit dem Stützteil verbundenen Dichtsteg begrenzt, wobei dieser Dichtsteg abdichtend auf der Innenwand des Behälters angeordnet ist.

Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel ist erfindungsgemäß der Verbindungskanal meanderförmig im Stützteil angeordnet. Auf diese Weise wird eine labyrinthförmige Anordnung des Verbindungskanales ermöglicht und eine direkte axiale Verbindung zwischen der Durch­ laßöffnung und dem Arbeitsraum unterbunden.

Das Stützteil selbst ist gemäß einem weiteren Merkmal der Erfin­ dung aus einem öl- und gasdichten Werkstoff gebildet, wodurch die fluidleitende Verbindung zwischen dem Ringraum und dem Arbeits­ raum mit Sicherheit ausschließlich durch die radiale Durchlaßöff­ nung und den Verbindungskanal gebildet ist. Erfindungsgemäß be­ steht das Stützteil aus einem Kunststoffbauteil, wobei sowohl der Verbindungskanal als auch die Durchlaßöffnung und der Dichtsteg bei der Spritzgußfertigung eingearbeitet werden und dementspre­ chend dieses Stützteil keiner Nacharbeit bedarf.

An Hand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen wird die Erfindung nachfolgend näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Gasfeder;

Fig. 2 einen Ausschnitt einer Gasfeder im Bereich der Kolbenstan­ gendichtung mit einem Stützteil, welches eine schrauben­ förmige Nut aufweist;

Fig. 3 den Ausschnitt gem. Fig. 2, wobei das Stützteil geschnit­ ten dargestellt ist;

Fig. 4 eine Ausführungsform eines Verbindungskanales im Stütz­ teil, der durch eine meanderförmig verlaufende Nut gebil­ det ist.

In Fig. 1 ist die Abdichtung einer Kolbenstange 3 in einer pneu­ matischen Feder 1 gezeigt. Diese pneumatische Feder 1 besteht im wesentlichen aus einem zylindrischen Behälter 2, der einseitig mit einem Boden verschlossen ist und am anderen Ende eine Kolben­ stangenführung 5 und eine Kolbenstangendichtung 6 aufweist. Die­ se Kolbenstangendichtung 6 liegt mit dem äußeren Durchmesser an der Innenwand des Behälters 2 an und wird stirnseitig von einem Stützteil 7 beaufschlagt, welches sich mit dem anderen Ende auf einer Stützscheibe 9 anlegt. Mittels der Sicke 10 ist diese Stütz­ scheibe 9 axial im Zylinder festgelegt, während eine Dichtung 8 den vom Stützteil 7 gebildeten Ringraum 11 zu einem Arbeitsraum 16 hin abdichtet. Im Arbeitsraum 16 ist ein mit der Kolbenstan­ ge 3 verbundener Kolben 4 verschiebbar angeordnet, wobei der un­ terhalb des Kolbens 4 befindliche Teilraum mit dem Teilraum ober­ halb des Kolbens 4 über eine im Kolben 4 befindliche Drosselein­ richtung, im vorliegenden Falle durch eine Drosselbohrung, ver­ bindbar ist. Zum Verschließen der Gasfeder wird das obere Ende des Behälters 2 durch Umbördeln stirnseitig gegen die Kolbenstan­ genführung 5 gedrückt. Beim anschließenden Füllen der Gasfeder wird über eine Fülleinrichtung Gas unter Druck zwischen der Kol­ benstange 3 und der Kolbenstangenführung 5 eingeführt, wobei die als Lippendichtung ausgebildete Kolbenstangendichtung 6 ein Ein­ strömen in den Innenraum ermöglicht. über eine Radialbohrung 12 und eine Axialnut 13 sowie die Ringnut 14 und den Verbindungska­ nal 15 wird der Arbeitsraum 16 mit einer unter Druck stehenden Gasfüllung versehen. Nach dem Einbringen dieser Gasfüllung wird - ebenfalls über die Kolbenstangenführung 5 und die Kolbenstangen­ dichtung 6 - eine vorgegebene Menge von Öl eingefüllt, die das im Ringraum 11 vorhandene Gas über die Radialbohrung 12 und die Axialnut 13 in den Arbeitsraum 16 verdrängt. Der vom Stützteil 7 gebildete und von der Kolbenstange 3 und der Kolbenstangendich­ tung 6 begrenzte Ringraum 11 kann maximal bis zur Unterkante der Radialbohrung 12 mit Öl gefüllt werden. Eine geringe Ausfahrbewe­ gung der Kolbenstange 3 bewirkt, daß die Kolbenstangendichtung 6 mit Öl benetzt wird und dadurch immer eine gute Schmierung zwi­ schen Kolbenstange 3 und Kolbenstangendichtung 6 gewährleistet ist. Durch Anordnung der Radialbohrung 12 im Bereich der Kolben­ stangendichtung 6 und den Verbindungskanal zwischen dieser Ra­ dialbohrung 12 und dem Arbeitsraum 16 ist es ohne weiteres mög­ lich, eine Nachfüllung mit Gas vorzunehmen, wenn beispielsweise nach dem ersten Füllvorgang nicht die vorgegebene Ausschubkraft der Kolbenstange erreicht wird oder wenn bei einer vorhandenen Gasfeder eine größere Ausschubkraft gewünscht ist.

Die Ölfüllung kann auch vor dem Verschließen der Gasfeder in den Arbeitsraum 16 eingebracht werden, so daß nach dem Verschließen der Gasfeder lediglich die Gasfüllung erfolgt. Bei einer derar­ tigen Füllmethode wird zur Füllung des Ringraumes 11 mit Öl die Gasfeder mit der Kolbenstange nach unten weisend angeordnet und durch mehrmalige Hubbewegung der Kolbenstange 3 das Öl in den Ringraum 11 gepumpt. Dies erfolgt durch die Druckunterschiede, die sich bei Betätigung der Kolbenstange 3 im Raum zwischen Kol­ ben 4 und Kolbenstangendichtung 6 ergeben. Damit die im Raum 11 ebenfalls verdichtete Gasfüllung in den Arbeitsraum 16 strömt, wird zweckmäßigerweise die Dichtung 8 als Lippendichtung ausge­ bildet.

Bei der Ausführungsform nach den Fig. 2 und 3 ist die Kolben­ stange 3 in der Kolbenstangenführung 5 geführt und durch die als Lippendichtung ausgebildete Kolbenstangendichtung 6 nach außen abgedichtet. Das Stützteil 7 wird beim Verschließen des Behäl­ ters 2 über den äußeren Flansch der Kolbenstangendichtung 6 gegen die axial im Behälter 2 festgelegte Stützscheibe 9 gedrückt. Zur Bildung des Verbindungskanales zwischen Ringraum 11 und Arbeits­ raum 16 weist das Stützteil 7 einen stirnseitigen Einschnitt 17 auf, welcher mit einer schraubenförmigen, am Außendurchmesser des Stützteiles 7 angeordneten Nut 18 in Verbindung steht. Vorzugs­ weise weist diese schraubenförmige Nut 18 einen eineinhalbfachen Gewindegang auf, so daß deren Mündung in die Ringnut 14 um 180° versetzt zum stirnseitigen Einschnitt 17 angeordnet ist. Die Ver­ bindung der Ringnut mit dem Arbeitsraum 16 erfolgt schließlich über mindestens eine in der Stützscheibe 9 angeordnete Durchlaß­ öffnung 15. Aus Toleranzgründen und zur guten Abdichtung der schraubenförmigen Nut 18 gegenüber der Innenwand des Behälters 2 ist wenigstens ein Dichtsteg 19 vorgesehen, der parallellaufend zur schraubenförmigen Nut 18 am Stützteil 7 angebracht ist. Das Stützteil 7 besteht aus einem öl- und gasdichten Werkstoff und ist vorteilhafterweise aus Kunststoff hergestellt. Die Füllung der Gasfeder erfolgt, wie bereits beschrieben, indem zuerst das Gas über den Spalt zwischen Kolbenstange 3 und Kolbenstangenfüh­ rung 5 sowie Kolbenstangendichtung 6 eingefüllt wird und nach dem Gasfüllvorgang auf dem selben Wege die Ölfüllung des Ringraumes 11 erfolgt. Hierzu ist die Kolbenstange 3 nach oben austretend angeordnet, so daß auch hier ein nachträgliches Einfüllen von Gas in den Arbeitsraum 16 ohne Verdrängung der Ölfüllung aus dem Ringraum 11 möglich ist. Bedingt durch die schraubenförmige Nut 18 wird mit einem solchen Stützteil 7 eine auslaufsichere Ölfüllung des Ringraumes 11 erzielt, denn wo auch immer sich der stirnsei­ tige Einschnitt 17 bei horizontalem Einbau der Gasfeder befindet, kann die Ölfüllung nicht aus dem Ringraum 11 in den Arbeitsraum 16 abfließen. Auch bei solchen Einbauverhältnissen, in denen die Gasfeder zwischen vertikaler und horizontaler Position verschwenkt wird, können nur geringste Mengen Öl in den Arbeitsraum 16 ent­ weichen. Da die Kolbenstangendichtung 6 bei Gasfedern grundsätz­ lich gasdicht ausgebildet sein muß, wird auch bei verringerter Ölfüllung im Ringraum 11 eine gute Schmierung zwischen Kolben­ stangendichtung 6 und Kolbenstange 3 gewährleistet, da bereits bei geringen Ausschubbewegungen der Kolbenstange 3 das an der Kolbenstangenoberfläche mitgenommene Öl an die Kolbenstangendich­ tung 6 gelangt.

In Fig. 4 ist eine weitere Ausbildungsvariante des Stützteiles 7 gezeigt. Hierbei besitzt dieses aus Kunststoff bestehende Stütz­ teil 7 eine meanderförmige Nut 20, welche den stirnseitigen Ein­ schnitt 17 mit der Ringnut 14 verbindet. Auch hier wird selbst bei dauernder Schwenkbewegung von horizontaler in vertikale Posi­ tion ein Abfließen des Öles aus dem Ringraum 11 in den Arbeits­ raum 16 verhindert. Das Stützteil 7 ist in dieser Ausführungsform so ausgebildet, daß es mit seinem äußeren Durchmesser auf der In­ nenwand des Behälters 2 aufliegt, so daß die meanderförmige Nut 20 von der Innenwand des Behälters 2 begrenzt ist. Die Fül­ lung der Gasfeder erfolgt wie beim Ausführungsbeispiel entspre­ chend den Fig. 2 und 3.

Claims (9)

1. Abdichtung einer Kolbenstange insbesondere einer pneumatischen Feder, welche einen zylindrischen Behälter aufweist, der eine unter Druck stehende Gasfüllung besitzt, und bei der die Kol­ benstange am austrittseitigen Ende des Behälters mittels einer Kolbenstangenführung und einer Kolbenstangendichtung axial be­ weglich geführt und nach außen abgedichtet ist, während an die Kolbenstangendichtung angrenzend im Innenraum des Behälters ein Stützteil angeordnet ist, welches mit der Kolbenstange einen Ringraum zur Aufnahme einer Ölfüllung bildet, die gegen­ über einem angrenzenden, mit der Gasfüllung versehenen Arbeits­ raum abgedichtet ist und eine Einrichtung zur Fluid leitenden Verbindung zwischen Ringraum und Arbeitsraum vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß zur Fluid leitenden Verbindung das Stützteil (7) eine radiale Durchlaß­ öffnung (Radialbohrung 12, stirnseitiger Einschnitt 17) im Be­ reich der Kolbenstangendichtung (6) aufweist und die Durchlaß­ öffnung in einen von Stützteil (7) und Innenwand des Behälters (2) begrenzten Verbindungskanal (Axialnut 13, schraubenförmige Nut (18), meanderförmige Nut 20) mündet.

2. Abdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchlaßöffnung durch eine Radialbohrung (12) gebildet ist, während der Verbindungskanal aus einer die zylindrische Außen­ fläche des Stützteiles (7) unterbrechenden Axialnut (13) be­ steht.

3. Abdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchlaßöffnung durch einen stirnseitigen Einschnitt (17) des Stützteiles (7) gebildet ist.

4. Abdichtung nach den Ansprüchen 1 und 3, dadurch gekennzeich­ net, daß der Verbindungskanal über den Umfang des Stützteiles (7) zwischen diesem und der Innenwand des Behälters (2) ver­ laufend angeordnet ist.

5. Abdichtung nach den Ansprüchen 1, 3 und 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Verbindungskanal durch eine von der Durch­ laßöffnung (Radialbohrung 12, stirnseitiger Einschnitt 17) ausgehende, schraubenförmige Nut (18) gebildet ist.

6. Abdichtung nach den Ansprüchen 1, 3, 4 und 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Verbindungskanal von einem radial vorsprin­ genden, mit dem Stützteil (7) verbundenen Dichtsteg (19) be­ grenzt und dieser Dichtsteg (19) abdichtend auf der Innenwand des Behälters (2) angeordnet ist.

7. Abdichtung nach den Ansprüchen 1, 3 und 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Verbindungskanal durch eine meanderförmig ausgebildete Nut (20) gebildet ist.

8. Abdichtung nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeich­ net, daß das Stützteil (7) aus einem öl- und gasdichten Werk­ stoff gebildet ist.

9. Abdichtung nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeich­ net, daß das Stützteil (7) durch ein aus Kunststoff bestehen­ des Bauteil gebildet ist.