KolbenStangenführung

Die Erfindung betrifft eine Kolbenstangenführung für Zylinder mit den Merkmalen im Oberbegriff des

Hauptanspruchs .

Eine solche Kolbenstangenführung ist aus der EP

2 116 738 Bl bekannt. Sie besteht aus einem

Führungselement und einem Dichtungselement sowie einem Ölkanal, der als Quer- oder Radialbohrung im

Führungselement ausgebildet ist.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine bessere Kolbenstangenführung aufzuzeigen .

Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen im Hauptanspruch .

Die beanspruchte Kolbenstangenführung hat

herstellungstechnische und kostenmäßige Vorteile. Der zwischen dem Führungs- und Dichtungselement ausgebildete Ölkanal wird von beiden Elementen begrenzt.

Eine oder beide Elemente können hierfür eine entsprechend angepasste und insbesondere profilierte Formgebung

aufweisen. Eine solche Profilierung ist einfacher und kostengünstiger herstellbar als eine Quer- oder

Radialbohrung. Bevorzugt ist das Führungselement an seiner zum benachbarten Zylinderende weisenden Oberseite

profiliert. Es kann kostengünstig als Sinter- oder

Gussteil hergestellt werden.

Die beanspruchte Kolbenstangenführung hat ferner den Vorteil, dass die Formgebung und Funktionalität des

Ölkanals verbessert werden kann. Er kann besser und sicherer das an der Kolbenstange im Führungsbereich austretende Öl aufnehmen und abführen, insbesondere radial nach außen zum Zylindermantel.

Vorteilhafterweise ist der Ölkanal als Labyrinth mit mehreren miteinander verbundenen Kanalabschnitten

ausgebildet. Diese Kanalabschnitte können eine

stellenweise axiale, umfangseit ige und radiale Ausrichtung haben. Die Unterteilung in Kanalabschnitte, von denen gleichartige ggf. mehrfach vorhanden sind, ermöglicht eine Adaption der Kolbenstangenführung und des Ölkanals an die jeweilige Zylinderausbildung und die Einsatzbedingungen.

Die beanspruchte Kolbenstangenführung hat insbesondere klimatechnische Vorteile. Sie lässt sich in einem sehr weiten Temperaturbereich einsetzen und behält dabei ihre Führungs- und Dichtungsfunktion sowie ihre

Betriebssicherheit. Die Kolbenstangenführung eignet sich auch besonders für niedrige Umgebungstemperaturen und für den Einsatz in Kältezonen.

Die Kolbenstangenführung ist für beliebige Arten von

Zylindern mit Ölfüllung oder einer anderen Fluidfüllung geeignet. Besonders vorteilhaft ist der Einsatz bei

Stoßdämpfern, insbesondere Stoßdämpfern für Fahrzeuge und für den Schwerlastbereich.

In den Unteransprüchen sind weitere vorteilhafte

Ausgestaltungen der Erfindung angegeben.

Die Erfindung ist in den Zeichnungen bespielhaft und schematisch dargestellt. Im einzelnen zeigen:

Figur 1: einen Zylinder mit einer Kolbenstangenführung in einer perspektivischen Ansicht,

Figur 2: eine teilweise aufgebrochene Seitenansicht des

Zylinders von Figur 1,

Figur 3: eine Unteransicht der Kolbenstangenführung,

Figur 4 bis 6: eine Seitenansicht, geklappte Draufsicht und perspektivische Ansicht eines

Führungselements der Kolbenstangenführung,

Figur 7: einen Schnitt durch die Kolbenstangenführung

gemäß Schnittlinie VII-VII von Figur 3 und Figur 8: eine abgebrochene und vergrößerte Detailansicht des Führungs- und Dichtungselements und eines dazwischen ausgebildeten Ölkanals.

Die Erfindung betrifft eine Kolbenstangenführung (3) für einen Zylinder (1) sowie einen damit ausgerüsteten

Zylinder (1). Sie betrifft außerdem ein Herstellverfahren für die Kolbenstangenführung (2) und deren Teile. Der Zylinder (1) weist ein oder mehrere Zylinderrohre und eine Kolbenstange (2) sowie einen Kolben auf. Der Zylinder (1) ist z.B. als Stoßdämpfer ausgebildet und ist mit Öl oder einem anderen geeigneten Fluid gefüllt. An den

Stirnseiten weist der Zylinder (1) Deckel auf. Am einen Zylinderende und am äußeren Ende der Kolbenstange (2) sind Befestigungs- oder Lagerelemente, z.B. die gezeigten Lageraugen, angeordnet. An der Austrittsseite der Kolbenstange (2) ist eine

Kolbenstangenführung (3) angeordnet, die auch den Deckel bilden kann und die durch einen umgebogenen Randflansch des Zylinderaußenrohrs oder auf andere geeignete Weise in

Position gehalten wird.

Die Kolbenstangenführung (3) weist ein Führungselement (4) und ein Dichtungselement (5) auf. Die Kolbenstangenführung (3) kann in geeigneter Weise im Zylinder gehalten und geführt sein, wobei sie z.B. gemäß Figur 2 an einem

Innenrohr axial abgestützt ist. Umfangseitig kann sie am Außenrohr geführt sein. Die Kolbenstangenführung (3) dient zur umfangseitigen Führung und Abdichtung der Kolbenstange (2) an der

Austrittstelle aus dem Zylinder (1) . Figur 2, 7 und 8 verdeutlichen im Schnitt die Führungs- und

Dichtungssituation. Das Führungselement (4) weist einen zentralen Führungsring (7) für die Kolbenstange (2) auf. Zwischen der Kolbenstange (2) und dem Führungsring (7) kann axial zum benachbarten Zylinderende hin Öl oder ein anderes Fluid austreten und wird vom Dichtungselement (5) am Verlassen des Zylinders (1) gehindert. Über einen

Ölkanal (6) wird dieses Öl aufgefangen und in den Zylinder

(1) zurückgeführt.

Der Ölkanal (6) ist zwischen dem Führungselement (4) und dem Dichtungselement (5) ausgebildet, wobei die beiden Elemente (4,5) zusammenwirken und den Ölkanal (6)

randseitig begrenzen. Der Ölkanal (6) kann in der

gezeigten Ausführungsform das zentral an der Kolbenstange

(2) austretende Öl aufnehmen und mit einer radialen

Richtungskomponente nach außen zu einem oder mehreren Auslässen (15) an der Kolbenstangenführung (3) führen.

Vorzugsweise sind mehrere Auslässe (15), z.B. drei oder vier Auslässe (15), vorhanden und vorzugsweise an der Außenseite bzw. dem Außenumfang der Kolbenstangenführung (3) angeordnet.

Der Ölkanal (6) weist in der bevorzugten Ausführungsform mehrere Stränge auf und kann sich verzweigen. Er ist bevorzugt als Labyrinth ausgebildet und besteht aus mehreren miteinander verbundenen Kanalabschnitten

(12,13,14), die zwischen dem Führungselement und dem

Dichtungselement ausgebildet und angeordnet sind. Die Kanalabschnitte (12,13,14) können jeweils einzeln oder mehrfach vorhanden sein. Sie können unterschiedliche

Ausrichtungen haben. Die Kanalabschnitte (12,13,14) können von Nuten, Rinne (n) und Überströmkanälen mit einer

Abdeckung gebildet werden.

In der gezeigten Ausführungsform werden die

Kanalabschnitte (12,13,14) von angeformten Vertiefungen am Führungselement (4) und einer Abdeckung durch das

Dichtungselement (5) gebildet. Die Zuordnung kann

umgekehrt sein, wobei die Vertiefungen am Dichtungselement (5) und die Abdeckung am Führungselement (4) ausgebildet sind. In weiterer Abwandlung können Vertiefungen und

Abdeckungen an beiden Elementen (4,5) ausgebildet sein. Zur Bildung von Vertiefungen können das Führungselement (4) und oder das Dichtungselement (5) an einer oder mehreren einander zugekehrten Oberflächen eine

entsprechende Profilierung aufweisen.

Der Ölkanal (6) weist eine zumindest bereichsweise axiale, umfängliche und radiale Ausrichtung auf. Hierbei können die Kanalabschnitte (12,13,14) eine entsprechende

Formgebung und Ausrichtung haben.

Im gezeigten Ausführungsbeispiel weist das Führungselement (4) eine ringartige und in Querschnitt kreisrunde

Ausbildung auf. Es besteht aus einem Korpus mit mehreren bevorzugt konzentrisch zur Kolbenstangenachse angeordneten Ringen. Dies sind einerseits ein innerer bzw. zentraler Führungsring (7) sowie ein Außenring (8) . Zwischen diesen Ringen (7,8) können ein oder mehrere Zwischenringe (9,10) angeordnet sein. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel sind zwei Zwischenringe (9,10) vorhanden. Zwischen dem

Führungsring (7) und den Zwischenringen (9,10) besteht ein radialer Abstand. Der Außenring (8) und die Zwischenringe (9,10) stehen in Axialrichtung zum benachbarten

Zylinderende hin unterschiedlich weit vor und bilden an der Oberseite des Führungselements (4) einen Teil der erwähnten Profilierung.

Am Führungselement (4) sind mehrere axiale Nuten (12), mindestens eine umfängliche, d.h. in Umfangsrichtung gebogene Rinne (13), und mehrere zu den Auslässen (15) führende, insbesondere radiale Überströmkanäle (14) angeordnet. Sie bilden zusammen mit einer entsprechenden Gegenkontur des Dichtungselements (5) die besagten

Kanalabschnitte (12,13,14) .

Der erste oder innere Zwischenring (9) hat einen radialen Abstand vom Führungsring (7) und steht über diesen in Axialrichtung zum benachbarten Zylinderende vor. Dadurch entsteht eine umlaufende Stufe. Zwischen der Kolbenstange (2) und dem Zwischenring (9) wird hierbei eine

ringtaschenart ige Dichtungsaufnahme (11) gebildet, in die ein Teil des Dichtungselements (5), insbesondere ein axialer Dichtring (16), eintaucht. Der Zwischenring (9) weist an seinem Innenumfang verteilt mehrere axiale Nuten (12) auf, die sich über die Ringhöhe erstrecken .

In dem radialen Abstand zwischen dem inneren und äußeren Zwischenring (9,10) ist mindestens eine umfängliche Rinne (13) ausgebildet. Diese ist in der gezeigten

Ausführungsform als ringartige Sammelrinne ausgestaltet. Alternativ kann statt der Sammelrinne ein unterbrochener Ring von mehreren gebogenen Rinnen gebildet werden.

Der äußere Zwischenring (10) weist an seiner Oberseite eine oder mehrere rinnenartige Vertiefungen mit einer zumindest überwiegend radialen Richtungskomponente auf, welche jeweils einen Überströmkanal (14) bilden und an einem Auslass (15) angeordnet sind und dort münden. Die Überströmkanal (14) schließen außerdem an die

umfängliche (n) Rinne (n) (13) an.

Die Auslässe (15) sind als randseitige Durchgangsöffnungen am Außenring (8) ausgebildet. Sie sind in Radialrichtung nach außen offen und werden von der Rohrwand des Zylinders abgedeckt. Andererseits haben sie eine axiale Ausrichtung und weisen vom benachbarten Zylinderende weg.

Der äußere Zwischenring (10) hat eine größere axiale Höhe als der innere Zwischenring (9) und bildet einen Stützring für das Dichtungselement (5) . Hierdurch wird das

Dichtungselement (5) mit axialem Abstand (21) über dem inneren Zwischenring (9) gehalten. Der Abstand oder

Freiraum (21) erlaubt ein Überströmen von Öl aus den axialen Nuten (12) in die Rinne (n) (13) . Von hier aus kann das Öl durch die Überströmkanäle (14) zu den Auslässen

(15) strömen. Figur 5 verdeutlicht in der Draufsicht die möglichen Strömungswege des Öls im verzweigten Ölkanal (6) . Der Außenring (8) hat gegenüber dem äußeren Zwischenring (10) eine größere axiale Höhe und bildet dadurch einen umlaufenden Rand zur umfangseit igen Führung des

Dichtungselements (5) . Das Dichtungselement (5) besteht aus mehreren miteinander verbundenen Teilen (16,19,20) . Es weist einerseits einen an der Kolbenstange (2) anliegenden axialen Dichtring (16) auf, der bereichsweise in die vorgenannten

ringtaschenartige Dichtungsaufnahme (11) axial eingreift. An den axialen Dichtring (16) schließt sich ein radialer Dichtring (20) auf, der zur Stabilisierung ein

Stützelement (19), z.B. eine ringartige Stützscheibe, aufweisen kann. Figur 7 und 8 verdeutlichen diese

Ausbildung .

Der Dichtring (16) weist eine ringartige Dichtlippe (17) auf, die an der Kolbenstange (2) und am ersten

Zwischenring (9) anliegt. Die Dichtlippe (17) weist zur Anlage an der Kolbenstange (2) mehrere axial beabstandete Vorsprünge auf. Zwischen diesen Vorsprüngen ist auf der gegenüberliegenden Seite der Dichtlippe (17) ein Vorsprung zur Anlage an der Innenwand bzw. am Innenumfang des inneren Zwischenrings (7) vorhanden. Die Dichtlippe (17) kann über diese Anlage am inneren Zwischenring (7) radial geführt, abgestützt und in dichtender Anlage an der

Kolbenstange (2) gehalten sowie ggf. angepresst werden.

Die Dichtlippe (17) ist vom Boden der Stufe zwischen dem Führungsring (7) und dem inneren Zwischenring (9) ein Stück axial distanziert, wodurch ein ringartiger Durchläse (12') für das an der Führungsstelle austretende Öl

gebildet wird, an welchen die axialen Nuten (12)

anschließen. Die Nuten (12) werden vom Dichtring (16) bzw. der Dichtlippe (17) innenseitig abgedeckt bzw.

verschlossen. Das Öl kann gemäß Figur 8 von der

Austrittstelle an der Kolbenstange (2) durch den

ringartigen Durchläse (12') nach außen zu den axialen

Nuten (12) und durch diese hindurch weiter zum Freiraum (21) und anschließend zum Auslass (15) strömen. In den Nuten (12) kann das Öl dabei axial und außenseitig an der Dichtlippe (17) vorbei strömen. Der ringartige Durchläse (12') bildet den Beginn des Ölkanals (6) . Der Dichtring (16) kann oberhalb der Dichtlippe (17) und am Übergang zum radialen Dichtring (20) eine

Einstecktasche für die Stützscheibe (19) aufweisen. Am oberen Ende weist der Dichtring (20) eine Staubdichtung (18) auf, die an der Kolbenstange (2) anliegt.

Der radiale flache Dichtring (20) umgreift die

Stützscheibe (19) und kann an der Oberseite eine

ringartige Vertiefung zur Aufnahme des umgebogenen

Rohrflansches des Zylinders (1) aufweisen. Der Dichtring (20) steht zumindest bereichsweise axial über den

Außenring (8) vor und dichtet gegen den Rohrflansch ab.

Das Führungselement (4) kann aus einem beiliebig

geeigneten Material bestehen und auf beliebige Weise hergestellt sein. Es besteht aus einem bevorzugt

metallischem Material, kann aber auch aus

Verbundmaterialien bestehen. Im gezeigten

Ausführungsbeispiel ist es als Sinter- oder Gussteil aus Metall ausgeführt. Alternativ kann die Formgebung durch mechanisches Umformen, insbesondere Schmieden,

spanabhebende Bearbeitung oder dgl . geschaffen werden.

Das Dichtungselement (5) besteht bevorzugt aus einem elastischen Material, insbesondere einem

KunstStoffmaterial , wobei das Stützelement (19) aus Metall oder einem anderen geeigneten Material gebildet sein kann.

Die Materialien des Führungselements (4) und des

Dichtungselements (5) können an die Einsatzbedingungen, insbesondere die Klima- und Temperaturbedingungen,

angepasst sein. Ein Sintermaterial für das Führungselement (4) ist für tiefe Temperaturen, insbesondere Frost, besonders gut geeignet. Als Material für das

Dichtungselement (5) eignen sich Elastomere, insbesondere Fluorelastomere, die eine besonders hohe chemische und thermische Beständigkeit haben. Abwandlungen der gezeigten und beschriebenen

Ausführungsformen sind in verschiedener Weise möglich. Der Zylinder (1) kann als Einrohrzylinder oder als

Doppelrohrzylinder ausgebildet sein. Er kann ein

Bodenventil und ein Aufnähmekämmer für den sogenannten Stangenausgleich des Ölvolumens aufweisen.

Die Merkmale der vorbeschriebenen Ausführungsbeispiele und Ihrer Abwandlungen können beliebig miteinander

Kombinierung und insbesondere auch vertauscht werden.

BEZUGSZEICHENLISTE

Zylinder

Kolbenstange

KolbenStangenführung

Führungselernent

Dichtungselement

Ölkanal

Führungsring

Außenring

Zwischenring innen

Zwischenring außen, Stützring

Dichtungsaufnähme

ringartiger Durchlass

Kanalabschnitt, Nut

Kanalabschnitt, Rinne, Sammelrinne

Kanalabschnitt, Überströmkanal

Kanalabschnitt, Auslass

Dichtring axial

Dichtlippe

Staubdichtung

Stützscheibe

Dichtring radial

Freiraum, Abstand