DE3123575C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein hydropneumatisches oder pneumatisches Aggregat wie Schwingungsdämpfer, Federbein oder Gasfeder mit einer rohrförmig ausgebildeten, einen Innenraum bildenden, hohlen Kolbenstange gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Ein derartiges Aggregat ist durch einen hydraulisch-mechanisch wirkenden Stoßfänger für Sicherheitsgurte gem. DE-OS 19 32 580 bekannt. Hierbei ist der Kolben mit den Dämpfventilen als Hohlkörper ausgebildet und mit seinem Ansatz versehen, der zur Befestigung mit der Kolbenstange dient. Nachteilig ist, daß hier der Kolben als separates Bauteil mit der Kolbenstange zu verbinden ist, was einen hohen Fertigungs- und Prüfaufwand erfordert. Diese Verbindungsstelle muß auch während des Betriebes bei höherer dynamischer Belastung der Kolbenstange durch Querkräfte dicht sein. Der separate Kolben ist zudem ein relativ teueres Bauteil.

Eine hydropneumatische Druckfeder zeigt die DE-OS 19 15 102, wobei die Kolbenstange an ihrem zylinderinneren Ende mit einer Aufweitung versehen ist, in welcher eine Dämpfeinrichtung sitzt. Mit dieser Dämpfeinrichtung wird der Innenraum der Kolbenstange mit dem unteren Arbeitsraum verbunden, wobei ein axial verschiebbarer Trennkolben in der hohlen Kolbenstange einen unter Druck stehenden Gasraum vom Flüssigkeitsraum trennt. Die im Zylinder befindlichen flüssigkeitsgefüllten Räume stehen über Längsnuten des Kolbens miteinander in Verbindung, so daß eine Abdichtung im Bereich der Zylinderwand vom Kolben nicht vorgenommen wird. Ferner ist durch die DE-OS 24 04 706 ein Pralldämpfer bekannt; wobei Dichtung und Führung auf der hohlen Kolbenstange angeordnet sind und sich mit dieser beim Einschieben bewegen und dementsprechend eine Relativbewegung zum Zylinder ausführen. Auch hier ist der Ausgleichsraum in der hohlen Kolbenstange angeordnet, worin sich ein axial verschieblicher Trennkolben zwischen Flüssigkeitsfüllung und gasgefüllter Kammer befindet.

Die Verbindung eines Kolbens mit einer hohlen Kolbenstange zeigt eine Stoßdämpferkonstruktion gem. DE-OS 20 21 895. Ebenso ist es durch die US-PS 37 24 615 bei einer Kolbenstange für einen Schwingungsdämpfer bekannt, die Verbindung der Kolbenstange mit dem Kolben durch Schweißen herzustellen. Die Nachteile dieser Verbindungen entsprechen denen gem. DE-OS 19 32 580. Eine hohle Kolbenstange, insbesondere für Fahrzeug-Stoßdämpfer, ist durch das DE-GM 79 30 294 bekannt. Diese Kolbenstange ist nicht als Rohrabschnitt ausgebildet, sondern weist eine unterschiedliche Wanddicke auf, die der mechanischen Beanspruchung angepaßt ist. Eine Aufweitung des Kolbenstangenendes zur Bildung eines Kolbens ist dieser Konstruktion nicht zu entnehmen.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein hydropneumatisches oder pneumatisches Aggregat zu schaffen, welches ein geringes Gewicht bei hoher dynamischer Festigkeit aufweist und zudem einfach im Aufbau sowie preiswert in Herstellung und Montage ist.

Diese Aufgabe wird entsprechend der Erfindung dadurch gelöst, daß die Kolbenstange an ihrem zylinderinneren Ende eine den Kolben bildende Aufweitung aufweist, in welcher die Dämpfeinheit abdichtend angeordnet ist, wobei mindestens eine dem Durchlaßquerschnitt der Dämpfeinheit zugeordnete Durchtrittsöffnung in der Kolbenstange angeordnet ist. Durch diese Aufweitung wird eine sehr einfache Kolbenkonstruktion mit hoher dynamischer Festigkeit geschaffen, wobei die hohle Kolbenstange ein geringes Gewicht des Aggregates gewährleistet, da der Innenraum der Kolbenstange durch die feststehende Trennwand der Dämpfeinheit abgedichtet ist. Die vormontierbare, im wesentlichen aus der Dämpfeinrichtung und dem napfförmigen Bauteil bestehende Dämpfeinheit gestattet eine einfache Vormontage und eine Prüfung der geforderten Dämpfwerte vor dem Einbau in die Aufweitung der Kolbenstange. Die Anordnung der Dämpfeinheit zwischen den im Zylinder vorhandenen und vom Kolben getrennten Arbeitsräumen wird auf einfache Weise dadurch ermöglicht, daß in der Kolbenstange die Durchtrittsöffnung vorgesehen wird, welche dem Durchlaßquerschnitt der Dämpfeinheit zugeordnet ist. Dieser einfache Aufbau des hydropneumatischen Aggregates ermöglicht es zudem, die Qualitätsprüfungen wesentlich zu reduzieren, was eine Kosteneinsparung bewirkt.

Eine einwandfreie Abdichtung des Innenraums der Kolbenstange sowie eine leichte Montage der Trennwand wird erfindungsgemäß dadurch erhalten, daß eine Anlagefläche durch einen zum Kolbenstangenrohr aufgeweiteten Ansatz gebildet ist. Eine sehr vorteilhafte Ausführungsform wird dadurch geschaffen, daß merkmalsgemäß der Übergang des aufgeweiteten Ansatzes zu der den Kolben bildenden Aufweitung die Dicht- und Abstützfläche für die Dämpfeinrichtung bildet.

Dadurch, daß erfindungsgemäß zwischen der Trennwand und der Anlagefläche ein elastischer Dichtring angeordnet ist und die Trennwand in axialer Richtung verspannt ist, können die Toleranzen für die einzelnen Bauteile relativ grob gewählt werden, wodurch die Herstellung der Bauteile kostengünstig erfolgen kann und trotzdem eine leicht zu montierende und sehr gute Abdichtung des Innenraumes der Kolbenstange erzielt wird.

Eine weitere Montageerleichterung wird dadurch geschaffen, daß erfindungsgemäß im Bereich der Durchtrittsöffnungen der Kolbenstange und der Durchlaßquerschnitte des napfförmigen Bauteiles ein Ringraum angeordnet ist. Die Durchtrittsöffnungen und die Durchlaßquerschnitte brauchen bei der Montage nicht zur Deckung gebracht werden.

Da die Dämpfeinheit vor der Montage hinsichtlich der Dämpfwirkung geprüft und eingestellt werden kann, ist eine unlösbare Befestigung der Dämpfeinheit in der Kolbenstange auf einfache Weise durch Umformung an der Aufweitung ermöglicht.

Ist das hydropneumatische Aggregat sehr hohen Temperaturschwankungen ausgesetzt, so kann zum Druckausgleich der Hohlraum der Kolbenstange erfindungsgemäß dadurch ausgenützt werden, daß die Trennwand mit mindestens einem Durchlaß versehen ist, welcher in den Innenraum der Kolbenstange mündet.

Anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsformen wird nachfolgend die Erfindung ausführlicher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 einen Federbeineinsatz im Längsschnitt;

Fig. 2 die Ausführungsform einer Kolbenstange und die Anordnung der Dämpfeinrichtung im Längsschnitt;

Fig. 3 die Anordnung und Befestigung einer vormontierten Dämpfeinheit im aufgeweiteten Abschnitt der Kolbenstange im Längsschnitt;

Fig. 4 die mit einer Beschichtung aus Gleitwerkstoff versehene Aufweitung der Kolbenstange;

Fig. 5 einen mit Haftmittel auf der Aufweitung befestigten Führungs- und Dichtungsring im Längsschnitt;

Fig. 6 eine Ausführungsvariante für die Befestigung von Dämpfeinheit und Führungs- und Dichtungsring und

Fig. 7 die Anordnung und Befestigung eines Führungs- und Dichtungsringes mit großer axialer Ausdehnung.

Als Beispiel für ein hydropneumatisches oder pneumatisches Aggregat wird entsprechend Fig. 1 ein Federbeineinsatz gewählt. Es handelt sich dabei im wesentlichen um einen hydropneumatischen Zweirohr- Schwingungsdämpfer, dessen Arbeitsräume 7 und 8 mit Dämpfflüssigkeit gefüllt sind, während der Arbeitsraum 9 teilweise mit Dämpfflüssigkeit und teilweise mit Gas gefüllt ist. Dieser Federbeineinsatz besteht aus dem Behälter 1, in welchem unter Bildung des Ausgleichsraumes 9 ein Zylinder 2 angeordnet ist und sowohl durch das Bodenventil 6 als auch die Kolbenstangenführung 4 zentrisch zum Behälter 1 eingespannt wird. Die im wesentlichen rohrförmig ausgebildete Kolbenstange 3 wird nach außen durch die Kolbenstangendichtung 5 abgedichtet. Der Innenraum 10 der Kolbenstange 3 ist gegenüber der Dämpfflüssigkeit in den Arbeitsräumen 7 und 8 durch die Trennwand 11 mittels eines Dichtringes 12 abgedichtet. Am unteren zylinderseitigen Ende weist die Kolbenstange 3 eine den Kolben bildende Aufweitung 14 auf, in welcher die Dämpfeinrichtung 15 befestigt ist. Die ebenfalls durch eine Aufweitung gebildete Durchmesservergrößerung 16 der Kolbenstange ist in ihrer axialen Länge so gewählt, daß der am Übergang zum Kolbenstangendurchmesser entstehende Absatz 17 geeignet ist, die Anlagefläche für einen Zuganschlagring 18 zu bilden.

Beim Ausfahren der Kolbenstange 3 aus dem Zylinder 2 strömt die im Arbeitsraum 7 verdrängte Dämpfflüssigkeit über die Durchtrittsöffnung 13 über das der Zugdämpfung zugeordnete Dämpfventil der Dämpfeinrichtung 15 in den Arbeitsraum 8. Gleichzeitig wird aus dem Ausgleichsraum 9 über das Bodenventil eine dem ausfahrenden Kolbenstangenvolumen entsprechende Dämpfflüssigkeitsmenge in den Arbeitsraum 8 gesaugt. Die Ausfahrbewegung der Kolbenstange 3 wird durch das Anschlagen des Zuganschlagringes 18 an der zylinderinneren Stirnfläche der Kolbenstangenführung 4 begrenzt. Während der Einfahrbewegung der Kolbenstange 3 in den Zylinder 2 strömt aus dem Arbeitsraum 8 über das Druckdämpfungsventil der Dämpfeinrichtung 15 und die Durchtrittsöffnungen 13 Dämpfflüssigkeit in den Arbeitsraum 7. Gleichzeitig ist die Druckdämpfungseinrichtung des Bodenventils 6 wirksam, welche dem Abströmen der dem einfahrenden Kolbenstangenvolumen entsprechenden Flüssigkeitsmenge in den Ausgleichsraum 9 einen starken Dämpfungswiderstand entgegensetzt.

Der in Fig. 2 gezeigte Ausschnitt der im Zylinder 2 befindlichen Kolbenstange 3 verdeutlicht den sehr einfachen Aufbau und die hohe dynamische Festigkeit der Kolben-Kolbenstangeneinheit. Die Kolbenstange 3 besitzt einen ersten aufgeweiteten Absatz 21, welcher am Übergang zum Kolbenstangendurchmesser an der Innenfläche die Anlagefläche 20 für den Dichtring 12 bildet. Die Abdichtung des Innenraumes 10 der Kolbenstange 3 erfolgt durch die feststehende Trennwand, welche mittels der Feder 19 gegen den Dichtring 12 axial verspannt wird. In der dem Innendurchmesser des Zylinders 2 angepaßten Aufweitung 14 ist die Dämpfeinrichtung 15 befestigt. Diese Aufweitung 14 bildet mit dem aufgeweiteten Absatz 21 die Dicht- und Abstützfläche für die die Ventileinrichtung tragende Ventilplatte der Dämpfeinrichtung 15. Bei der Montage wird diese Ventilplatte entgegen der Kraft der Feder 19 gegen die Dichtfläche 22 gedrückt und anschließend erfolgt eine Umformung der Aufweitung 14 derart, daß dadurch gleichzeitig eine Aufnahmenut 23 für den Führungs- und Dichtungsring 24 entsteht. Die in dem aufgeweiteten Absatz 21 vorgesehenen Durchtrittsöffnungen 13 werden vorzugsweise gestanzt.

Die Ausführungsform nach Fig. 3 zeigt eine vormontierbare Dämpfeinheit, die aus der Dämpfeinrichtung 15, dem napfförmigen Bauteil 25 und der Trennwand 11 besteht. Diese vormontierbare Baueinheit hat den Vorteil, daß diese vor dem Einbau einer Funktionsprüfung in einer speziellen Prüfeinrichtung unterzogen werden kann. Der Einbau dieser Dämpfeinheit in den durch die Aufweitungen 21 und 14 gebildeten Kopf der Kolbenstange 3 erfolgt durch einfaches axiales Eindrücken, anschließend wird der Distanzring 28 in den Innenraum der Aufweitung 14 eingeführt und durch Verstemmen am unteren Ende der Aufweitung befestigt. Das napfförmige Bauteil 25 legt sich hierbei gegen die Dicht- und Abstützfläche 22 an und verspannt gleichzeitig den Dichtring 12 an der Anlagefläche 20 in axialer Richtung. Das napfförmige Bauteil 25 bildet mit dem aufgeweiteten Absatz 21 einen Ringraum 27, in welchen die im napfförmigen Bauteil 25 vorgesehenen Durchlaßquerschnitte 26 münden. Dieser Ringraum 27 bewirkt, daß der Flüssigkeitsaustausch zwischen den Arbeitsräumen auch dann einwandfrei funktioniert, wenn die Durchlaßquerschnitte 26 nicht mit den Durchtrittsöffnungen 13 der Kolbenstange 3 fluchten.

Die günstigen Gleiteigenschaften zwischen der den Kolben bildenden Aufweitung 14 und der Innenwand des Zylinders 2 werden bei der Ausführungsform nach Fig. 3 durch einen Führungs- und Dichtungsring 29 erzielt, der in einer entsprechenden Aussparung in der Aufweitung 14 angeordnet ist. Diesbezüglich unterscheidet sich die Ausführungsform nach Fig. 4 dadurch, daß die Aufweitung 14 der Kolbenstange 3 mit einer Beschichtung 30 versehen ist, die aus einem Gleitwerkstoff besteht.

Fig. 5 zeigt eine aus der Dämpfeinrichtung 15, dem napfförmigen Bauteil 25 und der Trennwand 11 bestehende Dämpfeinheit, die in dem aufgeweiteten Kopf der Kolbenstange 3 durch radiales Einziehen im Bereich der Aufweitung 14 unterhalb der Dämpfeinrichtung 15 erfolgt. Dabei entsteht an der Außenfläche der Aufweitung 14 eine Aufnahmne für den Führungs- und Dichtungsring 31. Diese Aufnahme erstreckt sich über einen Teil der axialen Länge der Aufweitung 14 und ist nach unten nicht begrenzt. Zur einwandfreien Fixierung des Führungs- und Dichtungsringes 31 wird dieser auf der Aufnahmefläche der Aufweitung 14 festgeklebt.

In der Ausführungsform nach Fig. 6 ist die Trennwand 11 mit einem engen Durchlaß 35 versehen. Der mit einer Flüssigkeits- und Gasfüllung versehene Innenraum 10 der Kolbenstange 3 dient als Druckausgleichsraum für den Schwingungsdämpfer, denn es wird durch diesen Durchlaß 35 lediglich ein bei Temperaturschwankungen eintretender Druckausgleich vorgenommen. Die Befestigung der aus der Dämpfeinrichtung 15, dem napfförmigen Bauteil 25 und der Trennwand 11 bestehenden Dämpfeinheit im aufgeweiteten Kopf der Kolbenstange 3 erfolgt hier durch radiales Eindrücken einer ringförmigen Vertiefung 32. Diese ringförmige Vertiefung 32 dient gleichzeitig als axiale Sicherung des Führungs- und Dichtungsringes 34, welcher mit entsprechenden Vorsprüngen 33 in diese Vertiefung 32 eingreift. Die Ausführungsform nach Fig. 7 unterscheidet sich von der nach Fig. 6 im wesentlichen dadurch, daß die Befestigung der Dämpfeinheit im aufgeweiteten Kopf der Kolbenstange 3 entsprechend der nach Fig. 3 vorgenommen wird, während die Aufweitung 14 von einem Führungs- und Dichtungsring 36 überdeckt wird. Zur axialen Fixierung weist dieser Führungs- und Dichtungsring 36 an seinem oberen Ende radial nach innen gerichtete Vorsprünge 37 und an seinem unteren Ende die radial nach innen gerichteten Vorsprünge 38 auf.

Claims (7)

1. Hydropneumatisches oder pneumatisches Aggregat wie Schwingungsdämpfer, Federbein oder Gasfeder mit einer rohrförmig ausgebildeten, einen Innenraum bildenden, hohlen Kolbenstange, welche an ihrem einen Ende einen Kolben aufweist, welcher eine Dämpfeinrichtung trägt, wobei der Innenraum der hohlen Kolbenstange über eine feststehende Trennwand zum Arbeitsraum abgedichtet ist und der Kolben in einem Zylinder axial beweglich geführt wird und den Zylinderinnenraum in zwei Räume unterteilt, während am kolbenstangenaustrittsseitigen Ende des Zylinders eine Dichtung und eine Führung für die Kolbenstange angeordnet sind und die Dämpfeinrichtung fest mit einem napfförmigen Bauteil verbunden ist und eine vormontierbare Dämpfeinheit bildet, wobei das napfförmige Bauteil die feststehende Trennwand zum Innenraum der hohlen Kolbenstange bildet und einen Durchlaßquerschnitt aufweist, welcher die beiden vom Kolben getrennten Räume verbindet, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenstange (3) an ihrem zylinderinneren Ende eine den Kolben bildende Aufweitung (14) aufweist, in welcher die Dämpfeinheit abdichtend angeordnet ist, wobei mindestens eine dem Durchlaßquerschnitt (26) der Dämpfeinheit zugeordnete Durchtrittsöffnung (13) in der Kolbenstange (3) vorgesehen ist.

2. Hydropneumatisches Aggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anlagefläche (20) durch einen zum Kolbenstangenrohr aufgeweiteten Absatz (21) gebildet ist.

3. Hydropneumatisches Aggregat nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Übergang des aufgeweiteten Absatzes (21) zu der den Kolben bildenden Aufweitung (14) eine Dicht- und Abstützfläche (22) für die Dämpfeinrichtung (15) bildet.

4. Hydropneumatisches Aggregat nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Trennwand (11) und der Anlagefläche (20) ein elastischer Dichtring (12) angeordnet ist und die Trennwand (11) in axialer Richtung verspannt ist.

5. Hydropneumatisches Aggregat nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Durchtrittsöffnungen (13) der Kolbenstange (3) und der Durchlaßquerschnitte (26) des napfförmigen Bauteiles (25) ein Ringraum (27) angeordnet ist.

6. Hydropneumatisches Aggregat nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigung der Dämpfeinheit durch Umformung an der Aufweitung (14) erfolgt.

7. Hydropneumatisches Aggregat nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwand (11) mit mindestens einem Durchlaß (35) versehen ist, welcher in den Innenraum (10) der Kolbenstange (3) mündet.