DE102007009011A1

DE102007009011A1 - Kolben für ein Kolben-Zylinder-Aggregat

Info

Publication number: DE102007009011A1
Application number: DE102007009011A
Authority: DE
Inventors: Hartmut Rölleke
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2007-02-23
Filing date: 2007-02-23
Publication date: 2008-08-28
Anticipated expiration: 2027-02-24
Also published as: US20080202329A1; KR20080078574A; JP2008209000A; FR2913083A1; DE102007009011B4; US7870818B2

Abstract

Kolben für Kolben-Zylinder-Aggregate, bestehend aus einem axial beweglichen Kolbenkörper, der an einer Kolbenstange befestigt ist und einen Arbeitszylinder in zwei Arbeitsräume unterteilt, Ausnehmungen für die Zug- und Druckrichtung, welche mit Ventilen versehen sind und eine Dämpfungskraft erzeugen, und einer an der Umfangsfläche des Kolbens angeordneten Abdichtung, die den Kolben gegenüber dem Arbeitszylinder abdichtet, wobei der Kolbenkörper als Stanzbiegeteil einteilig ausgebildet ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Kolben für ein Kolben-Zylinder-Aggregat, bestehend aus einem axial beweglichen Kolbenkörper, der an einer Kolbenstange befestigt ist und einen Arbeitszylinder in zwei Arbeitsräume unterteilt, Ausnehmungen für die Zug- und Druckrichtung, welche mit Ventilen versehen sind und eine Dämpfungskraft erzeugen und einer an der Umfangsfläche des Kolbens angeordneten Abdichtung, die den Kolben gegenüber dem Arbeitszylinder abdichtet.
Es sind bereits Kolben für hydraulische Geräte bekannt (z. B. DE 1968391 GM), welche mit einem Kolbendurchgang und einem als Ventil wirkenden Glied versehen sind, wobei das federbelastete Zwischenglied nach einer Strömungsrichtung hin als Ventil für den Sitz im Kolben und nach der anderen Strömungsrichtung hin als Ventilsitz für die Ventilscheiben ausgebildet ist.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Kolben für ein Kolben-Zylinder-Aggregat zu schaffen, dessen einfach aufgebautes Kolbenventil aus wenigen Teilen besteht, die darüber hinaus einfach zu montieren sind und auch die geforderte Dämp fungsfunktion erfüllen, darüber hinaus soll das Kolbenventil aus kostengünstigen Materialien und auch kostengünstig hergestellt werden können.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Kolbenkörper als Stanzbiegeteil einteilig ausgebildet ist.
Vorteilhaft ist hierbei, dass der Kolbenkörper als Stanzbiegeteil einfach und einbaufertig hergestellt wird, wobei möglichst wenig mechanische Nacharbeit erforderlich ist.
Eine kostengünstige einfache Abdichtung zwischen der Außenseite des Kolbenkörpers und der Innenwandung des Arbeitszylinders lässt sich vorsehen, in dem als Abdichtung eine Kolbenfolie vorgesehen ist.
Nach einem weiteren wesentlichen Merkmal ist vorgesehen, dass für die Zugstufe eine Ventilscheibe mit mindestens einer Ausnehmung zusammenarbeitet, und dass die Ventilscheibe in der Druckstufe mindestens eine Ausnehmung abdichtet.
Vorteilhaft ist des Weiteren, dass die Ventilscheibe über eine Feder beaufschlagt ist.
Des Weiteren ist von Vorteil, dass die Feder sich am Innenumfang des Kolbenkörpers abstützt.
Eine fertigungstechnisch günstige und kostenoptimierte Ausführung ist vorgesehen, indem mindestens eine der Druckstufe zugeordnete Ausnehmung mit einem elastischen Element abgedeckt ist. Hierbei ist von Vorteil, dass die Ausnehmungen auf einem zylindrischen Ansatz des Kolbenkörpers angeordnet sind und von einem elastischen, ringförmigen Teil abgedichtet sind.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass als elastisches, ringförmiges Teil ein Schlauchabschnitt vorgesehen ist.
In weiterer Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Ventilscheibe mindestens eine Bohrung für die Druckstufe aufweist, welche von einer entsprechenden Anzahl von Ventilkörpern verschlossen wird. Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, dass die Ventilkörper federbelastet sind.
Fertigungstechnisch günstig ist die Herstellung des Kolbenkörpers auch dadurch, dass die Ausnehmungen mit Erhabungen versehen sind. Werkzeugtechnisch günstig kann vorgesehen werden, dass die Erhabungen ausgehend von der entgegengesetzt angeordneten Stirnfläche mittels eines Prägewerkzeugs hergestellt werden.
Eine weitere Ausführungsform sieht vor, dass die Feder gegenüber dem Kolbenkörper durch Formschluss fixiert ist. Vorteilhaft ist hierbei, dass die Feder bei der Montage durch eine partielle Verstemmung am Kolbenkörper abgestützt ist, dabei lässt sich die Verstemmung bereits während der Montage unter Zurhilfenahme durch eine ermitteltes Kraft-Weg-Verhältnis entsprechend einstellen. Darüber hinaus kann durch den Einsatz unterschiedlicher Federn eine variantenabdeckende Einstellung realisiert werden.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele sind in den Zeichnungen schematisch dargestellt.
Es zeigt:
1 eine Gesamtansicht eines Kolben-Zylinder-Aggregats, teils im Schnitt
2 einen Kolben für ein Kolben-Zylinder-Aggregat gemäß 1 als Einzelheit im Schnitt
3 und 4 weitere Varianten eines Kolbens und einem dazugehörigen Druckstufenventil im Schnitt.
Das in 1 dargestellte Kolben-Zylinder-Aggregat 12 besteht im Wesentlichen aus dem Kolbenkörper 1, dem Arbeitszylinder 13, der durch den Kolbenkörper 1 in zwei Arbeitsräume 14a und 14b unterteilt wird. Der Kolbenkörper 1 ist an der Kolbenstange 15 befestigt und über die Kolbenstange 15 im Arbeitszylinder 13 axial beweglich angeordnet. Der Arbeitszylinder 13 weist darüber hinaus ein Bodenventil 16 auf, über das das Dämpfungsmittel in den Ausgleichsraum 17 gelangen kann.
Der Kolbenkörper 1 lässt sich dagegen problemlos auch in einem so genannten Einrohr-Schwingungsdämpfer anordnen, der lediglich innerhalb des Arbeitszylinders 13 einen mit Gas befüllten Ausgleichsraum aufweist.
Bei dem in 1 dargestellten Zweirohr-Schwingungsdämpfer wird der Ausgleichsraum 17 koaxial durch den Arbeitszylinder 13 und dem Außenrohr 18 gebildet.
Der Kolbenkörper 1 ist auf seinem äußeren Umfang zur Abdichtung gegenüber der Innenwandung des Arbeitszylinders 13 mit einer Abdichtung 2, bei diesem Ausführungsbeispiel in Form einer Kolbenfolie, versehen. Die im Kolbenkörper 1 angeordnete Ventilscheibe 3 stützt sich innerhalb des Kolbenkörpers 1 durch eine Feder 5 gegenüber dem Kolbenkörper ab, so dass in der Druckrichtung die Ausnehmungen 4 im Kolbenkörper 1 das Dämpfungsmittel vom oberen Arbeitsraum 14a in den unteren Arbeitsraum 14b bei abgehobener Ventilscheibe 3 passieren lassen.
In der Druckrichtung wird durch den Druck im unteren Arbeitsraum 14b bei eintauchender Kolbenstange 15 die Ventilscheibe 3 gegen den Kolbenkörper 1 gedrückt, so dass lediglich das Dämpfungsmittel durch die Mittenbohrung 8 der Ventilscheibe 3 an Ausnehmungen 4a und dem elastischen Element 6 vorbeiströmen kann.
In der 2 ist als Einzelheit ein Kolbenkörper 1 dargestellt, der mit der Kolbenstange 15, z. B. durch eine spanfreie Verbindung, im Bereich des zylindrischen Ansatzes 7 befestigt ist. Der zylindrische Ansatz 7 weist gleichzeitig die Ausnehmungen 4a auf, welche durch ein elastisches Element in Form eines Schlauchabschnittes verschlossen sind. Der Schlauchabschnitt dient in Zugrichtung zur Abdichtung der Ausnehmungen 4a und in Druckrichtung zum Öldurchlass, vorbei am Schlauchstück 4a.
Der Kolbenkörper 1 ist als Stanzbiegeteil hergestellt, wobei nicht nur die Ausnehmungen 4, sondern auch die Erhabungen 10, welche die Ausnehmungen 4 umgeben mittels eines Prägewerkzeuges hergestellt sind. Die Erhabungen 10 dienen der Ventilscheibe 3 zur einwandfreien Abdichtung und können über den gesamten Umfang verlaufend angeordnet sein und dadurch zusätzlich noch eine Vordrosselung erzielen.
In der 3 ist eine Ausführungsform dargestellt, bei der die Bohrung 8 der Ventilscheibe 3 über einen Ventilkörper 9 verschlossen ist. Der Ventilkörper 9 stützt sich über ein Federelement 19 an der Kolbenstange 15 ab und dient in Druckrichtung als Dämpfungsventil, so dass einerseits die Mittenbohrung 8 und andererseits die Ausnehmung 4a verschlossen bzw. geöffnet wird.
In der Zugrichtung verschließt der Ventilkörper 9 sowohl die Ausnehmung 4a als auch die Bohrung 8, so dass lediglich die Ventilscheibe 3, abgestützt durch die Feder 5, zur Dämpfung des Dämpfungsmittels wirksam ist. Die Ausnehmungen 4 sind dabei mit Erhabungen 10, wie bereits vorher erwähnt, zur besseren Abdichtung versehen. Als Abdichtung 2 gegenüber der Innenwandung des Arbeitszylinders 13 dient die Kolbenfolie, die entsprechend am Kolbenkörper 1 fixiert ist.
Aus der 4 ist wiederum ein Kolbenkörper 1 zu entnehmen, bei dem die Bohrung 8 der Ventilscheibe 3 über einen Ventilkörper 9 in Form einer Kugel abgedichtet ist. Ansonsten entspricht auch dieses Prinzip dem in 3 bereits beschriebenen. Die Erhabungen 10 lassen sich auch bei diesem Ausführungsbeispiel durch ein Prägewerkzeug, ausgehend von der entgegengesetzt angeordneten Stirnfläche 11 des Kolbenkörpers 1, herstellen.

1: Kolbenkörper
2: Abdichtung
3: Ventilscheibe
4: Ausnehmung
5: Feder
6: elastisches Element
7: zylindrischer Ansatz
8: Bohrung
9: Ventilkörper
10: Erhabungen
11: entgegengesetzte Stirnfläche
12: Kolben-Zylinder-Aggregat
13: Arbeitszylinder
14: Arbeitsräume
15: Kolbenstange
16: Bodenventil
17: Ausgleichsraum
18: Außenrohr
19: Federelement

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 1968391 [0002]

Claims

Kolben für ein Kolben-Zylinder-Aggregat, bestehend aus einem axial beweglichen Kolbenkörper, der an einer Kolbenstange befestigt ist und einen Arbeitszylinder in zwei Arbeitsräume unterteilt, Ausnehmungen für die Zug- und Druckrichtung, welche mit Ventilen versehen sind und eine Dämpfungskraft erzeugen und einer an der Umfangsfläche des Kolbens angeordneten Abdichtung, die den Kolben gegenüber dem Arbeitszylinder abdichtet, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolbenkörper (1) als Stanzbiegeteil einteilig ausgebildet ist.
Kolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Abdichtung (2) eine Kolbenfolie vorgesehen ist.
Kolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass für die Zugstufe eine Ventilscheibe (3) mit mindestens einer Ausnehmung (4) zusammenarbeitet, und dass die Ventilscheibe (3) in der Druckstufe mindestens eine Ausnehmung (4) abdichtet.
Kolben nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilscheibe (3) über eine Feder (3) beaufschlagt ist.
Kolben nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Feder (5) sich am Innenumfang des Kolbenkörpers (1) abstützt.
Kolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Druckstufe zugeordnete Ausnehmung (4a) mit einem elastischen Element (6) abgedeckt ist.
Kolben nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmungen (4) auf einem zylindrischen Ansatz (7) des Kolbenkörpers (1) angeordnet sind und von einem elastischen, ringförmigen Teil (6) abgedichtet sind.
Kolben nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass als elastisches, ringförmiges Teil (6) ein Schlauchabschnitt vorgesehen ist.
Kolben nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilscheibe (3) mindestens eine Bohrung (8) für die Druckstufe aufweist, welche von einer entsprechenden Anzahl von Ventilkörpern (9) verschlossen wird.
Kolben nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilkörper (9) federbelastet sind.
Kolben nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmungen (4) mit Erhabungen (10) versehen sind.
Kolben nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Erhabungen (10) ausgehend von der entgegengesetzt angeordneten Stirnfläche (11) mittels eines Prägewerkzeugs hergestellt werden.
Kolben nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Feder (5) gegenüber dem Kolbenkörper (1) durch Formschluss fixiert ist.