DE10011767C1 - Kolben-Zylinderaggregat - Google Patents

Abstract

Kolben-Zylinderaggregat, umfassend als Hauptbaugruppen einen Zylinder und eine Kolbenstange, die auf einer Teillänge in dem Zylinder axial verschiebbar ist, wobei die Kolbenstange ohne äußere Verschiebekräfte eine Hublage einnimmt, die von einer Positioniereinrichtung bestimmt wird, wobei die Positioniereinrichtung mindestens einen Kraftspeicher aufweist, der in Abhängigkeit der Hublage der Kolbenstange in Ein- und Ausfahrrichtung der Kolbenstange wirksam ist, wobei als Kraftspeicher eine Zugfederanordnung und eine Druckfederanordnung eingesetzt werden, die jeweils zu einer der beiden Hauptgruppen zumindest bei einer außerhalb der vorbestimmten Hublage befindlichen Kolbenstange mit einem ersten Ende ortsfest wirksam sind und mit ihrem jeweils zweiten Ende in Wirkverbindung mit der jeweils anderen Hauptgruppe stehen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Kolben-Zylinderaggregat gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.

Es gibt Anwendungsfälle, bei denen ein Kolben-Zylinderaggregat ohne äußere Kraft eine bestimmte Hublage einnehmen soll. Beispielsweise kann das Kolben- Zylinderaggregat mit einem Schalthebel verbunden sein, der eine mittlere Schalt­ stellung einnimmt und durch eine Betätigungskraft in eine Schaltposition bewegt wird. Wird die Betätigungskraft zurückgenommen, soll wieder die mittlere Schalt­ stellung eingenommen werden. Bei einer entgegengerichteten Betätigungskraft soll ebenfalls nach der Betätigung des Schalthebels durch den Einfluss des Kol­ ben-Zylinderaggregates die ursprünglich mittige Schaltstellung wieder erlangt werden. Es muß nicht unbedingt die mittlere Schaltstellung angestrebt werden, sondern nur eine konstruktiv festgelegte.

Für derartige Anwendungsfälle ist aus der WO 98/40232 A1 ein bi-direktional wir­ kender Dämpfer mit einem Selbstzentrierungsmechanismus bekannt. Dieser Dämpfer umfasst als Hauptbaugruppen einen Zylinder und eine Kolbenstange, die auf einer Teillänge in dem Zylinder axial verschiebbar ist, wobei die Kolbenstange ohne äußere Verschiebekräfte eine Hublage einnimmt, die von Positioniereinrich­ tung bestimmt wird, wobei die Positioniereinrichtung einen Kraftspeicher auf­ weist, der in Abhängigkeit der Hublage der Kolbenstange in Ein- und Ausfahrrich­ tung der Kolbenstange wirksam ist.

Bei diesem Dämpfer besteht ein Montageproblem dahingehend, daß man an ei­ nem Übertragungsrohr als Teil der Positioniereinrichtung als abschließenden Ver­ fahrensschritt eine umlaufende Sicke ausführen muß, die wiederum als Anschlag zur Mitnahme einer Gleithülse dient. Es liegt ein erhöhtes Fertigungsrisiko vor, daß dabei die Form des Übertragungsrohres nachteilig beeinflusst wird, wodurch Funktionsstörungen auftreten können. Des weiteren sind Ungenauigkeiten hin­ sichtlich der vorgesehenen zentrierten Hublage zu erwarten.

Ein weiterer Nachteil im Vergleich zu einem herkömmlichen Dämpfer ist darin zu sehen, daß mit dem Übertragungsrohr ein erhebliches Mehrgewicht in Kauf ge­ nommen werden muß. Das Übertragungsrohr muß Zug- und Druckkräfte übertra­ gen und ist dem entsprechend dimensioniert. Des weiteren verfügt das Übertra­ gungsrohr über eine Länge, die in etwa der Summe der Länge des Zylinders und dem halben Einfahrweg der Kolbenstange entspricht. Ein derartig langes und stei­ fes Rohr muß zwangsläufig schwer sein.

Hinsichtlich der Fertigungstoleranzen der beiden Gleithülsen tritt das Problem auf, dass sowohl der Innendurchmesser wie auch der Außendurchmesser in sehr klei­ nen Toleranzen gefertigt sein muß, um eine ausreichend genaue Führung zu er­ reichen. Wählt man die Toleranzen zu groß, können Klemmkräfte oder Schief­ stände des Übertragungsrohres auftreten. Kleinste Toleranzen wirken sich stark kostentreibend aus.

Aus der DE 42 34 217 A1 ist das gattungsbildende Kolben-Zylinderaggregat, umfassend als Hauptbaugruppen einen Zylinder und eine Kolbenstange, die auf einer Teilfänge in dem Zylinder axial verschiebbar ist, wobei die Kolbenstange ohne äußere Verschiebekräfte eine Hublage einnimmt, die von Positioniereinrich­ tung bestimmt wird, wobei die Positioniereinrichtung mindestens einen Kraftspei­ cher aufweist, der in Abhängigkeit der Hublage der Kolbenstange in Ein- und Aus­ fahrrichtung der Kolbenstange wirksam ist und eine Zugfederanordnung und eine Druckfederanordnung umfasst, die jeweils zu einer der beiden Hauptgruppen zu­ mindest bei einer außerhalb der vorbestimmten Hublage befindlichen Kolbenstan­ ge mit einem ersten Ende ortsfest wirksam sind und mit ihrem jeweils zweiten Ende in Wirkverbindung mit der jeweils anderen Hauptgruppe stehen, bekannt.

Aus den Schriften DE 919 150 C, DE 89 08 133 U1 und US 2 756 071 sind Kolben-Zylinderaggregate bekannt, bei denen über zwei Druckfedern ein Kolben­ stangenposition bestimmt wird. Über den gesamten Hub sind stets beide Druck­ federn wirksam.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Kolben-Zylinderaggregat zu reali­ sieren, dass sich selbsttätig auf eine definierte Hublage einstellt und mit einem geringeren Fertigungsaufwandes im Vergleich zum genannten Stand der Technik hergestellt werden kann.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch den Patentanspruch 1 gelöst.

Der wesentliche Vorteil dieser Lösung im Vergleich zum aufgezeigten Stand der Technik liegt darin, daß man auf das Übertragungsrohr vollständig verzichten kann, wodurch die aufgezeigten Probleme nicht mehr auftreten können.

Die Teilezahl hat sich reduziert und durch die Verwendung einer Zugfederanord­ nung und einer Druckfederanordnung kann man unterschiedliche Rückstellkräfte für verschiedene Kolbenstangenpositionen erreichen.

Die Schalteinrichtung bewirkt die Trennung der Kraftwirkung auf das Kolben- Zylinderaggregat in Abhängigkeit der Kolbenstangenposition, wobei die Druckfe­ deranordnung im Wirkungsbereich der Zugfederanordnung nicht wirksam ist.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung greifen beide Federanordnungen an der­ selben Gleithülse an. Letzlich hat man nur ein bewegliches Element, im Vergleich zu den drei beweglichen Elementen, wie aus dem genannten Stand der Technik bekannt ist.

Um den konstruktiven Aufbau möglichst einfach zu gestalten, ist die Gleithülse axial beweglich auf dem Zylinder gelagert. Die Gleithülse verfügt nur im Kontakt­ bereich zum Zylinder über eine Passverbindung. Doppelpassung treten nicht auf, da kein Übertragungsrohr eingesetzt werden muß.

Um eine gesicherte Rückstellung der Kolbenstangen in die definierte Hublage zu erreichen, steht die Druckfederanordnung unabhängig von der Hublage der Kol­ benstange stets unter einer Vorspannung.

Damit der Anschlag aufgrund der notwendigen Befestigung keinen Einfluss auf die Laufbahneigenschaften des Zylinders für den Kolben ausüben kann, ist der Anschlag außerhalb des vorgesehenen Hubbereichs eines Kolbens an der Kolben­ stange ausgeführt.

Anhand der folgenden Figurenbeschreibung soll die Erfindung näher erläutert wer­ den.

Die einzige Figur zeigt ein Kolben-Zylinderaggregat 1 in der beispielhaften Ausges­ taltung eines Dämpfers. Innerhalb eines Zylinders 3 ist abschnittsweise eine Kolben­ stange 5 axial beweglich angeordnet. Der Zylinder und die Kolbenstange bilden die Hauptgruppen des Kolben-Zylinderaggregates. An der Kolbenstange ist ein Kolben 7 befestigt, der den Zylinder in zwei Arbeitsräume 9; 11 unterteilt, die mit einem hyd­ raulischen Dämpfmedium gefüllt sind. Der Kolben verfügt über eine nicht dargestellte Drosseleinrichtung 13, die einen Dämpfmediumübertritt zwischen den beiden Ar­ beitsräumen ermöglicht. Der Zylinder verfügt zusätzlich über einen Ausgleichs­ raum 15, der durch einen axial beweglichen Trennkolben 17 vom Arbeitsraum 11 hydraulisch dicht getrennt wird. Der Ausgleichsraum ist mit einem unter Druck ste­ henden Gas oder alternativ mit einer Schraubdruckfeder ausgeführt, so daß das Dämpfmedium unter einem Betriebsdruck steht. Mit dem Ausgleichsraum soll das Volumen der ein- und ausfahrenden Kolbenstange kompensiert werden.

Der Zylinder 3 sowie die Kolbenstange 5 verfügen jeweils über ein Anschlußor­ gan 19; 21. Jeweils in unmittelbarer Nähe zu den Anschlußorganen sind Befesti­ gungsmittel 23; 25 für eine Zugfederanordnung 27 und eine Druckfederanord­ nung 29 angeordnet. Bei dem Befestigungsmittel 23 handelt es sich um einen Feder­ teller, auf dem sich die Druckfederanordnung abstützen kann.

Auf dem Zylinder ist eine Gleithülse 31 axial verschiebbar gelagert. Die Gleithülse stellt für die Druckfederanordnung einen zweiten Federteller dar, so daß die Druck­ federanordnung mit ihrem ersten Ende an dem Befestigungsmittel und mit ihrem zweiten Ende an der Gleithülse eine Stützfläche findet. Damit die Druckfederanord­ nung bei jeder Kolbenstangenstellung eine Vorspannung aufweist, wird ein An­ schlag 33 eingesetzt, an dem sich die Gleithülse ab einer definierten Kolbenstan­ genstellung abstützt. Die Gleithülse und der Anschlag bilden eine Schalteinrichtung. Der Anschlag 33 befindet sich außerhalb des normalen Hubbereichs des Kolbens in einer Sicke, die eine Kolbenstangenführung innerhalb des Zylinders axial fixiert.

Die Zugfederanordnung 27 steht ebenfalls mit der Gleithülse in Wirkverbindung. In der dargestellten definierten Hublage, die immer eingenommen werden soll, wenn keine äußere Kraft auf das Kolben-Zylinderaggregat einwirkt, nimmt die Zugfederan­ ordnung die kürzestes Betriebslänge und die Druckfederanordnung ihre maximale Betriebslänge ein. Beide Federn stützen ihre Kräfte am Anschlag 33 ab.

Wird die Kolbenstange aus dieser definierten Hublage durch ein äußere Kraft in Aus­ fahrrichtung bewegt, so führt die Gleithülse keine Relativbewegung zum Zylinder aus, da der Anschlag 33 dieses verhindert. Folglich wird die Zugfederanordnung von der ausfahrenden Kolbenstange gestreckt und baut eine Rückstellkraft auf die Kol­ benstange aus, so daß diese bei Wegfall der äußeren Kraft wieder in die definierte Hublage zurück bewegt wird.

Bei einer Einfahrbewegung der Kolbenstange ausgehend von der definierten Hubla­ ge nimmt die Zugfederanordnung ihre minimale Betriebslänge, d. h. Blocklänge ein, wobei die Gleithülse und das Befestigungsmittel 25 synchron relativ zum Zylinder 3 in Richtung des Anschlußorgans 19 verschoben werden. Dabei kann die Zugfederanordnung keinerlei Kräfte ausüben. In diesem Fall ist nur die Druckfederanord­ nung 29 wirksam. Daraus wird ersichtlich, dass mit der Gleithülse 31 in Verbindung mit dem Anschlag 33 eine Schalteinrichtung gebildet wird, die die beiden Federan­ ordnungen in Abhängigkeit der Hublage der Kolbenstange wirksam werden läßt.

Funktional bilden die Befestigungsmittel 27; 23 mit der Druck- und der Zugfederan­ ordnung 29, 27 in Verbindung mit der Gleithülse und dem Anschlag die Positionier­ einrichtung für das Kolben-Zylinderaggregat.

Der Zylinder 3 und die Kolbenstange 5 einschließlich der Befestigungsmittel 23, 25 werden von einem elastischen Schutzbalg 35 gegen äußere Einflüsse abgedeckt. Die empfindlichere Kolbenstange wird bei einer Einschubbewegung zusätzlich durch die auf Block gehende Zugfederanordnung 27 geschützt, die bei diesem Bewe­ gungsablauf praktisch ein geschlossenes Rohr darstellt.

Claims (5)

1. Kolben-Zylinderaggregat, umfassend als Hauptbaugruppen einen Zylinder und eine Kolbenstange, die auf einer Teillänge in dem Zylinder axial verschiebbar ist, wobei die Kolbenstange ohne äußere Verschiebekräfte eine Hublage ein­ nimmt, die von Positioniereinrichtung bestimmt wird, wobei die Positionierein­ richtung mindestens einen Kraftspeicher aufweist, der in Abhängigkeit der Hublage der Kolbenstange in Ein- und Ausfahrrichtung der Kolbenstange wirk­ sam ist und eine Zugfederanordnung und eine Druckfederanordnung umfasst, die jeweils zu einer der beiden Hauptgruppen zumindest bei einer außerhalb der vorbestimmten Hublage befindlichen Kolbenstange mit einem ersten Ende orts­ fest wirksam sind und mit ihrem jeweils zweiten Ende in Wirkverbindung mit der jeweils anderen Hauptgruppe stehen, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckfederanordnung (29) außerhalb des Zylinders (3) angeordnet ist und mit ihrem zweiten Ende über eine die Kräfte der Federanordnun­ gen (27; 29) abstützende Schalteinrichtung (31; 33) an einer der beiden Hauptgruppen (3; 5) in Wirkverbindung steht, wobei die Schalteinrichtung aus einer relativ zu den Hauptgruppen (3; 5) axial beweglichen Gleithülse (31) be­ steht, die ab einer definierten Hublage der Kolbenstange (5) die Kraftwirkung einer der beiden Federanordnungen (27; 29) über einen Anschlag (33) sperrt.

2. Kolben-Zylinderaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beide Federanordnungen (27; 29) an derselben Gleithülse (31) angreifen.

3. Kolben-Zylinderaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleithülse (31) axial beweglich auf dem Zylinder (3) gelagert ist.

4. Kolben-Zylinderaggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckfederanordnung (29) unabhängig von der Hublage der Kolben­ stange (5) stets unter einer Vorspannung steht.

5. Kolben-Zylinderaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlag (33) außerhalb des vorgesehenen Hubbereichs eines Kol­ bens (7) an der Kolbenstange (5) ausgeführt ist.