DE10105432A1

DE10105432A1 - Mit Fluid gefüllte Kolbenstangen-Zylinder-Gehäuse-Einheit

Info

Publication number: DE10105432A1
Application number: DE2001105432
Authority: DE
Inventors: Clemens Noeller
Original assignee: Suspa Holding GmbH
Current assignee: Suspa Holding GmbH
Priority date: 2001-02-07
Filing date: 2001-02-07
Publication date: 2002-08-08

Abstract

Eine mit Fluid gefüllte Kolbenstangen-Zylinder-Gehäuse-Einheit, beispielsweise eine Gasfeder, ein Stoßdämpfer oder ein Aufpralldämpfer, weist ein ringzylindrisches Gehäuse (1) und eine Kolbenstange (5) auf. Die Kolbenstange (5) und ggf. das Gehäuse (1) bestehen aus Aluminium oder Aluminium-Legierung und weisen in ihrem äußeren Bereich Druckspannungen (25) auf, die nach innen hin in Zugspannungen (27) übergehen.

Description

Die Erfindung betrifft eine mit Fluid gefüllte Kolbenstangen-Zylinder- Gehäuse-Einheit nach dem Oberbegriff des Anspruches 1. Derartige Ein heiten sind in großer Zahl bekannt, und zwar insbesondere als Gasfedern, die mit Druckgas und ggf. einen Anteil Öl zur Dämpfung gefüllt sind, als Dämpfer die überwiegend mit Öl gefüllt sind und als insbesondere im Kraftfahrzeugbereich eingesetzte Aufpralldämpfer, die mit extrem viskosen Stoffen gefüllt sind, die erst unter hohem Druck fließfähig werden. All die se Stoffe werden unter dem Begriff Fluid zusammengefaßt.

Die Gehäuse dieser Einheiten bestehen aus Stahlrohren. Die Kolbenstangen werden aus Rundstahl hergestellt. Die Herstellungsprozesse umfassen Dre hen, Schleifen, Polieren oder sonstiges Oberflächenglätten und anschlie ßende Korossionsschutzbehandlungen. Hinzu kommt, daß Stahl ein relativ hohes spezifisches Gewicht hat, was in vielen Anwendungsbereichen als nachteilig empfunden wird.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine mit Fluid gefüllte Kolbenstangen-Zylinder-Gehäuse-Einheit der gattungsgemäßen Art so aus zugestalten, daß eine Gewichtsreduktion bei gleicherzeitiger Vereinfachung der Herstellung erreicht wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale im Kennzeich nungsteil des Anspruches 1 gelöst. Das spezifische Gewicht von Alumini um bzw. Aluminiumlegierungen beträgt nur etwa ein Drittel desjenigen von Stahl. Durch die spezielle Ausbildung der Kolbenstange mit zuerst von au ßen nach innen abnehmenden Druckspannungen und dann nach innen zu nehmenden Zugspannungen wird erreicht, daß die Kolbenstange eine hohe Biegewechselfestigkeit und auch eine hohe Bruchfestigkeit aufweist, so daß sie auch in den eingangs geschilderten Anwendungsbereichen eingesetzt werden kann, wo man bisher lediglich Stahl als einen ausreichend zuverläs sigen Werkstoff angesehen hat.

Insbesondere in der vorteilhaften Weiterbildung nach Anspruch 2 zeigt sich der Vorteil der erfindungsgemäßen Ausgestaltung, da auch der angewalzte Zapfen über die gleichen Festigkeitseigenschaften wie die Kolbenstange verfügt. Entsprechendes gilt für einen am äußeren freien Ende nach An spruch 3 vorgesehenen angewalzten Gewindezapfen.

Gemäß den Ansprüchen 4 und 5 können die erfindungsgemäßen Maßnah men einerseits zusammen mit der erfindungsgemäß ausgebildeten Kolben stange aber auch zusammen mit einer konventionell ausgebildeten Kolben stange für das Gehäuse vorgesehen werden.

Insbesondere die Ausgestaltungen nach den Ansprüchen 6 bis 8 bieten sich beim Einsatz von Aluminium bzw. Aluminiumlegierungen für die Kolben stange und/oder das Gehäuse an, wodurch die bisherigen aufwendigen Oberflächenbehandlungsmaßnahmen drastisch reduziert werden. Alternativ können die konventionellen Maßnahmen nach den Ansprüchen 9 und 10 vorgesehen sein.

Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung. Es zeigt

Fig. 1 eine mit Fluid gefüllte Kolbenstangen-Zylinder-Gehäuse-Einheit in Form einer Gasfeder im Längsschnitt,

Fig. 2 die Kolbenstange der Gasfeder vor der Montage des Kolbens in stark vergrößerter Darstellung,

Fig. 3 einen Querschnitt durch das Gehäuse entsprechend der Schnitt linie III-III in Fig. 1 und

Fig. 4 einen Querschnitt durch die Kolbenstange entsprechend der Schnitt linie IV-IV in Fig. 2.

Wie Fig. 1 erkennen läßt, weist die dort dargestellte Gasfeder ein im we sentlichen ringzylindrisches Gehäuse 1, also ein Zylinder-Gehäuse, auf, das an einem Ende mit einem Stopfen 2 gasdicht verschlossen ist, an dem sich ein Befestigungselement 2 befindet.

Am anderen Ende weist das Gehäuse 1 eine Führung 4 für eine Kolben stange 5 auf. In der Führung 4 ist eine Dichtung 6 vorgesehen, die dichtend gegen die Innenwand 7 des Gehäuses 1 und gegen die Kolbenstange 5 an liegt. Der Stopfen 2 und die Führung 4 sind mittels umlaufender Sicken 8, 9 in der Gehäusewand in Richtung der Mittel-Längs-Achse 10 der Gasfeder festgelegt.

Am äußeren Ende der Kolbenstange 5 ist ein weiteres Befestigungselement 11 befestigt, daß auf einen Gewindezapfen 12 der Kolbenstange 5 aufge schraubt ist.

Am im Gehäuse 2 befindlichen Ende weist die Kolbenstange 5 einen zylin drischen Zapfen 13 auf, dessen Durchmesser d₁₃ kleiner ist als der Durch messer d₅ der durchgehend kreiszylindrischen Kolbenstange 5. Am Über gang zwischen dem Zapfen 13 und der Kolbenstange 5 ist ein Anschlag bund 14 ausgebildet, gegen den ein auf den Zapfen 13 aufgesteckter Kol ben 15 anliegt. Der Kolben 15 ist als Dämpfungskolben ausgebildet. Er ist dadurch auf dem Zapfen 13 festgelegt, daß dessen freies Ende durch Pres sen zu einem gegenüber dem Durchmesser d₁₃ verbreiterten Halteteller 16 aufgeweitet ist. Im Gehäuse 1 ist eine aus der Innenwand 7 nach außen her ausgedrückte Längssicke 17 ausgebildet, mittels derer die Dämpfungscha rakteristik der Gasfeder in bekannter Weise beeinflußt werden kann.

Die Kolbenstange 5 und das Gehäuse 1 bestehen aus Aluminium bzw. Aluminiumlegierungen. Das aus einem Rohr gebildete Gehäuse 1 ist durch Walzen seiner Außenwand 18, beispielsweise nach dem in der DE 198 57 626 A1 beschriebenen Verfahren derartig verdichtet, daß entsprechend der Darstellung in Fig. 3 rechts im Bereich der Außenwand 18 in Längsrich tung und in Umfangsrichtung, also in Tangentialrichtung, Druckspannun gen 19 gebildet werden, die nach innen zu abnehmen. Im mittleren Bereich zwischen der Innenwand 7 und der Außenwand 18 befindet sich dann eine neutrale Phase 20. Ab dort steht das Gehäuse 1 unter zur Innenwand 7 hin zunehmenden Zugspannungen 21. Das Walzen erfolgt beispielsweise über einen Dorn, auf den das das Gehäuse 1 bildende Rohr geschoben wird. Entsprechend der Darstellung in Fig. 3 links kann die Behandlung des Gehäuses 1 aber auch in der Weise erfolgen, daß im Bereich der Außenwand 18 in Längsrichtung und in Umfangsrichtung, also in Tangentialrichtung, Zugspannungen 21 gebildet werden, die nach innen zu abnehmen. Im mitt leren Bereich befindet sich dann ebenfalls eine neutrale Phase 20. Ab dort steht das Gehäuse 1 unter zur Innenwand 7 hin zunehmenden Druckspan nungen 19. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, daß die In nenwand 18 des Gehäuses 1 mittels eines Rollwerkzeugs durch Rollen auf geweitet wird.

Die Längssicke 17 ist nach dem beschriebenen Walzen des das Gehäuse 1 bildenden Rohres durch einen Rollvorgang erzeugt. Die Sicken 8, 9 und die Umbördelungen 22, 23 des Gehäuses 1 werden ebenfalls erst im Zusam menhang mit der Montage der Gasfeder erzeugt.

Die Kolbenstange 5 wird in dem Bereich zwischen dem Gewindezapfen 12 und dem zylindrisch glatten Zapfen 13 ebenfalls in der Weise durch Wal zen verdichtet, wie es aus der DE 198 97 626 A1 hervorgeht. Auch der Zapfen 13 wird aus dem vollen Außendurchmesser d₅ der Kolben auf den Durchmesser d₁₃ des Zapfens 13 gewalzt. Auch der Gewindezapfen 12 kann durch Anwalzen erzeugt sein. Sowohl in der Kolbenstange 5 mit dem Durchmesser d₅ als auch in dem Zapfen 13 mit dem Durchmesser d₁₃ sind im Bereich der Oberfläche 24 die höchsten Druckspannungen 25, die bis zu einer neutralen Phase 26 im mittleren Bereich zwischen der Oberfläche 24 und der Achse 10 abnehmen. Von dort an herrschen Zugspannungen 27, die zur Achse 10 auf ihr Maximum zunehmen.

Die Kolbenstange 5 und auch das Gehäuse 1 können durch anodisches Oxidieren, d. h. durch sogenanntes Eloxieren, mit einer Oxidschutzschicht versehen sein, die eingefärbt sein kann. In gleicher Weise kann eine Schutzschicht, beispielsweise Chrom oder Nickel, galvanisch aufgebracht werden.

Claims

1. Mit Fluid gefüllte Kolbenstangen-Zylinder-Gehäuse-Einheit,
mit einem im wesentlichen ringzylindrischen Gehäuse (1) mit einer Mittel-Längs-Achse (10),
mit einer im Gehäuse (1) konzentrisch zur Achse (10) verschiebbar angeordneten und abgedichtet aus dem Gehäuse (1) herausgeführten Kolbenstange (5),
dadurch gekennzeichnet,
daß die Kolbenstange (5) aus Aluminium oder einer Aluminium- Legierung besteht und im Bereich ihrer Oberfläche (24) unter Druck spannungen (25) und im Bereich der Mittel-Längs-Achse (10) unter Zugspannungen (27) steht.

2. Mit Fluid gefüllte Kolbenstangen-Zylinder-Gehäuse-Einheit nach An spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenstange (S) an einem ersten Ende einen einen Kolben (15) aufnehmenden angewalzten zylindrischen Zapfen (13) aufweist, der im Bereich seiner Oberfläche (24) unter Druckspannungen (25) und im Bereich der Mittel-Längs-Achse (10) unter Zugspannungen (27) steht.

3. Mit Fluid gefüllte Kolbenstangen-Zylinder-Gehäuse-Einheit nach An spruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenstange (5) an einem zweiten Ende einen ein Befesti gungselement (11) aufnehmenden angewalzten Gewindezapfen (12) aufweist.

4. Mit Fluid gefüllte Kolbenstangen-Zylinder-Gehäuse-Einheit nach dem Oberbegriff und insbesondere dem Kennzeichnungsteil des Anspruchs 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (1) aus Aluminium oder einer Aluminium-Legierung besteht und im Bereich seiner Außenwand (18) unter Druckspannungen (19) und im Bereich seiner Innenwand (7) unter Zugspannungen (21) steht.

5. Mit Fluid gefüllte Kolbenstangen-Zylinder-Gehäuse-Einheit nach dem Oberbegriff und insbesondere dem Kennzeichnungsteil des Anspruchs 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (1) aus Aluminium oder einer Aluminium-Legierung besteht und im Bereich seiner Außenwand (18) unter Zugspannungen (21) und im Bereich seiner Innenwand (7) unter Druckspannungen (19) steht.

6. Mit Fluid gefüllte Kolbenstangen-Zylinder-Gehäuse-Einheit nach An spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche (24) der Kolbenstange (5) mit einer Oxidschutz schicht versehen ist.

7. Mit Fluid gefüllte Kolbenstangen-Zylinder-Gehäuse-Einheit nach ei nem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens die Außenwand (18) des Gehäuses (1) mit einer Oxid schutzschicht versehen ist.

8. Mit Fluid gefüllte Kolbenstangen-Zylinder-Gehäuse-Einheit nach An spruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Oxidschutzschicht farbig ausgebildet ist.

9. Mit Fluid gefüllte Kolbenstangen-Zylinder-Gehäuse-Einheit nach ei nem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche (24) der Kolbenstange (5) mit einer galvanischen Schutzschicht versehen ist.

10. Mit Fluid gefüllte Kolbenstangen-Zylinder-Gehäuse-Einheit nach ei nem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens die Außenwand (18) des Gehäuses (1) mit einer galva nischen Schutzschicht versehen ist.