DE102012207863B4

DE102012207863B4 - Kolben-Zylinderaggregat mit einem Kolbenstangenschutz

Info

Publication number: DE102012207863B4
Application number: DE102012207863.0A
Authority: DE
Inventors: Holger Kirchner; Thomas Meyer
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2012-05-11
Filing date: 2012-05-11
Publication date: 2015-07-16
Anticipated expiration: 2032-05-12
Also published as: DE102012207863A1

Abstract

Kolben-Zylinderaggregat (1) mit einem Zylinder (3), in dem eine Kolbenstange (5) axial beweglich geführt ist, wobei die Kolbenstange (5) von einem Kolbenstangenschutz (7) eingehüllt ist, so dass ein Ringraum (9) vorliegt, der bei einer Axialbewegung der Kolbenstange (5) komprimiert wird, wobei der Ringraum (9) an eine Belüftungseinrichtung (19) angeschlossen ist, die den Ringraum (9) mit der Umgebung (21) des Kolben-Zylinderaggregats (1) verbindet und in einem zum Kolbenstangenschutz (7) separaten Belüftungsring (11) ausgeführt ist, in dem eine Mehrzahl von Kanälen (23) durch eine Rippenkontur (25) des Belüftungsrings (11) voneinander getrennt sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Belüftungseinrichtung (19) mindestens einen bezogen auf die Kolbenstange (5) in Umfangsrichtung gekrümmten Kanal (23) aufweist, so dass die Luft im Ringraum (9) eine rotatorische Strömungsbewegung ausführt, wenn ein Luftaustausch zwischen dem Ringraum (9) und der Umgebung (21) stattfindet, indem mindestens einen Kanal (23) bildende Seitenwände (27; 29) bezogen auf eine auf die Kolbenstange (5) weisende Normale (31) schräg verlaufen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Kolben-Zylinderaggregat mit einem Kolbenstangenschutz gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
Aus der DE 102 00 608 A1 ist ein Kolben-Zylinderaggregat mit einem Kolbenstangenschutz bekannt, wobei der Kolbenstangenschutz im Hinblick auf eine gerichtete Durchströmung mit zwei Öffnungen ausgeführt ist, die beide mit gegensinnig sich öffnenden Rückschlagventilen bestückt sind. Der Luftanschluss soll dabei an einem möglichst staubfreien Raum angeschlossen sein, damit ein möglichst geringer Schmutzeintrag in den vom Kolbenstangenschutz umhüllten Ringraum eindringen kann.
Aus der DE 10 2005 028 754 A1 ist ein Kolben-Zylinderaggregat mit einem Kolbenstangenschutz bekannt, wobei der Kolbenstangenschutz aus einem elastischen Material besteht und das Rückschlagventil einteilig mit dem Kolbenstangenschutz ausgeführt ist. Diese auf den ersten Blick einfache Ausgestaltung des Kolbenstangenschutzes ist jedoch spritztechnisch anspruchsvoll in der Herstellung.
Die nicht vorveröffentlichte DE 10 2012 000 962 A1 offenbart ein Aggregat mit einem Kolbenstangenschutz der einen Ringraum eingehüllt, der bei einer Axialbewegung des Aggregats komprimiert wird, wobei der Ringraum an eine Belüftungseinrichtung angeschlossen ist, die den Ringraum mit der Umgebung des Aggregats verbindet. Die Belüftungseinrichtung weist einen in Umfangsrichtung gekrümmten Kanal auf, so dass die Luft im Ringraum eine rotatorische Strömungsbewegung ausführt, wenn ein Luftaustausch zwischen dem Ringraum und der Umgebung stattfindet.
Die DE 38 43 549 A1 betrifft ein Kolben-Zylinderaggregat mit einem Zylinder, in dem eine Kolbenstange axial beweglich geführt ist, wobei die Kolbenstange von einem Kolbenstangenschutz eingehüllt ist, so dass ein Ringraum vorliegt, der bei einer Axialbewegung der Kolbenstange komprimiert wird, wobei der Ringraum an eine Belüftungseinrichtung angeschlossen ist, die den Ringraum mit der Umgebung des Kolben-Zylinderaggregats verbindet und in einem zum Kolbenstangenschutz separaten Belüftungsring ausgeführt ist, in dem eine Mehrzahl von Kanälen durch eine Rippenkontur des Belüftungsring voneinander getrennt sind.
Aus der US 4 989 884 A ist ein Kolben-Zylinderaggregat bekannt, dass eine Belüftungseinrichtung aufweist, die beispielsweise durch konzentrisch angeordnete in Umfangsrichtung sich überlappende Segmente besteht. Aufgrund der Anordnung der Segmente besteht keine bevorzugte Strömungsrichtung entlang der Segmente.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Kolben-Zylinderaggregat mit einem kostengünstigen Kolbenstangenschutz zu entwickeln.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
Aufgrund des Dralls in der Strömung bewegen sich die in der Luft befindlichen Feststoffen nach radial außen und damit entfernen sie sich von der Kolbenstange. Selbst wenn die Entlüftung nicht einwandfrei funktionieren sollte, so bleibt doch die Kolbenstange vom Schmutzeintrag unbelastet. Der Kolbenstangenschutz selbst, also ein Faltenbalg oder auch ein starres Schutzrohr, kann somit eine einfache Geometrie, insbesondere im Hinblick auf eine möglichst konstante Wandstärke aufweisen. Es wird über einen großen Umfangsbereich des Belüftungsrings die Luftsäule innerhalb des Ringraums in Drehbewegung versetzt, so dass die Zyklonwirkung verstärkt wird.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung weist die Kolbenstange das Kolben-Zylinderaggregat in einer vorbestimmten Einbaulage nach unten. Bedingt durch die Schwerkraft sammelt sich der Schmutz am tiefsten Punkt und wird somit von der empfindlichen Kolbenstangendichtung ferngehalten.
Im Hinblick auf einen insgesamt einfachen Aufbau der Belüftungseinrichtung ist für die ein- und ausströmende Luft die identische Kanalführung vorgesehen. Dadurch entfallen Rückschlagventile oder dergleichen.
Gemäß einem vorteilhaften Unteranspruch ist der Belüftungsring an der Kolbenstange befestigt. Etwaige besondere Maßnahmen an einem kolbenstangenseitigen Anschlussorgan sind deshalb nicht notwendig. Man kann den Belüftungsring beispielsweise an einem Absatz der Kolbenstange zum Anschlussorgan abstützen.
Zur einfachen Befestigung des Kolbenstangenschutzes weist der Belüftungsring eine Aufnahmenut für den Kolbenstangenschutz auf.
Zusätzlich kann vorgesehen sein, dass eine Eintrittsöffnung in den Kanal größer ist als eine Austrittsöffnung des Kanals in den Ringraum. Durch die Verdichtung der Luft im Belüftungskanal wird die Zyklonwirkung nochmals verbessert.
Anhand der folgenden Figurenbeschreibung soll die Erfindung näher erläutert werden.
Es zeigt:
1 Ausschnitt vom Kolben-Zylinderaggregat
2 Belüftungsring aus 1 als Einzelteil
Die 1 zeigt ein Kolben-Zylinderaggregat 1, z. B. in der Bauform eines Schwingungsdämpfers. Das Kolben-Zylinderaggregat 1 verfügt über einen Zylinder 3, in dem eine Kolbenstange 5 axial beweglich geführt ist. Die Kolbenstange 5 wird von einem Kolbenstangenschutz 7 eingehüllt, so dass zwischen der Kolbenstange 5 und dem Kolbenstangenschutz 7 ein Ringraum 9 vorliegt. In diesem Ausführungsbeispiel ist der Kolbenstangenschutz 7 als ein Faltenbalg ausgeführt. Alternativ kann auch ein starrer rohrförmiger Kolbenstangenschutz verwendet werden, der einen geringfügig größeren Innendurchmesser aufweist als der Zylinder 3, so dass der Kolbenstangenschutz 7 axial mit dem Zylinder 3 in Überdeckung treten kann.
In der 1 ist der Faltenbalg 7 mit einem nicht dargestellten Ende zylinderseitig befestigt. Zylinderseitig ist in dem Sinn zu verstehen, dass die Befestigung nicht direkt mit dem Zylinder erfolgen muss, sondern auch an einem zylinderseitig befestigten Bauteil, z. B. einer Kappe oder einem Federteller ausgeführt sein kann. Für die Erfindung spielt die konkrete zylinderseitige Befestigung keine Rolle.
Mit einem zweiten Ende ist der Kolbenstangenschutz 7 kolbenstangenseitig befestigt. Dazu verfügt das Kolben-Zylinderaggregat über einen Belüftungsring 11, der eine Aufnahmenut 13 für den Kolbenstangenschutz 7 aufweist. Der Kolbenstangenschutz 7 und der Belüftungsring 11 stellen separate Bauteile dar. Der Belüftungsring 11 ist an einem Absatz 15 der Kolbenstange 5 angeordnet und wird von einem Anschlussorgan 17 fixiert. Beispielhaft ist das Anschlussorgan 17 als ein Ringlager ausgeführt.
Die 1 zeigt des Weiteren das Kolben-Zylinderaggregat in seiner vorbestimmten Einbaulage, in der die Kolbenstange 5 nach unten weist. Bei jeder Ein- oder Ausfahrbewegung der Kolbenstange 5 wird der Ringraum 9 komprimiert. Um die Belastung für den Kolbenstangenschutz auf ein Minimum zu begrenzen, verfügt der Belüftungsring 11 über eine Belüftungseinrichtung 19, die den Ringraum 9 mit der Umgebung 21 des Kolben-Zylinderaggregats 1 verbindet.
In der Zusammenschau der 1 mit der 2 wird deutlich, dass die Belüftungseinrichtung 19 mindestens einen in Umfangsrichtung gekrümmten Kanal 23 aufweist, so dass die Luft im Ringraum 9 eine rotatorische Strömungsbewegung ausführt, wenn ein Luftaustausch zwischen dem Ringraum 9 und der Umgebung 21 stattfindet. In der Belüftungseinrichtung 19 ist für die ein- und ausströmende Luft die identische Kanalführung vorgesehen. Folglich steht auch ein großer Durchtrittsquerschnitt zur Verfügung. Insbesondere aus der 2 ist ersichtlich, dass eine Mehrzahl von Kanälen 23 durch eine Rippenkontur 25 des Belüftungsrings 11 voneinander getrennt ist. Die Mehrzahl der Kanäle 23 führt zu einem Luftaustausch im gesamten Umfangsbereich des Ringraums, so dass die Luftsäule im Ringraum 9 in eine rotatorische Bewegung versetzt wird.
Eine weitere Maßnahme zur Verstärkung der rotatorischen Bewegung der Luftsäule im Ringraum, d. h. der Erzeugung eines Zyklon-Effekts, besteht darin, dass den mindestens einen Kanal bildende Seitenwände 27; 29 bezogen auf eine auf die Kolbenstange weisende Normale 31 schräg verlaufen. Zusätzlich ist eine Eintrittsöffnung 33 in den Kanal 23 größer als eine Austrittsöffnung 35 des Kanals 23 in den Ringraum 9 ausgeführt.
Bei einer Kolbenstangenausfahrbewegung wird der Ringraum 9 in seinem Volumen vergrößert. Dabei strömt Luft aus der Umgebung 21, bedingt durch einen geringfügigen Unterdruck, über den mindestens einen Kanal 23 im Belüftungsring 11 in den Ringraum 9. Durch die in Umfangsrichtung gekrümmte Kanalführung wird die einströmende Luft in eine Drehbewegung versetzt, wie bei einem Zyklon. Etwaige Schmutzpartikel, die in der Luft enthalten sind, bewegen sich nach radial außen, also entfernen sie sich von der empfindlichen Kolbenstange und lagern sich an einer Innenwandung 37 des Kolbenstangenschutzes 7 an.
Bei einer Kolbenstangeneinfahrbewegung lösen sich die Schmutzpartikel von der Innenwandung 37 und fallen bedingt durch die Schwerkraft in Richtung des Belüftungsrings 11. Durch die großzügig bemessenen Kanäle 23 des Belüftungsrings 11 können die Schmutzpartikel in die Umgebung 21 abgeführt werden.
Bezugszeichenliste

1: Kolben-Zylinderaggregat
3: Zylinder
5: Kolbenstange
7: Kolbenstangenschutz
9: Ringraum
11: Belüftungsring
13: Aufnahmenut
15: Absatz
17: Anschlussorgan
19: Belüftungseinrichtung
21: Umgebung
23: Kanal
25: Rippenkontur
27: Seitenwand
29: Seitenwand
31: Normale
33: Eintrittsöffnung
35: Austrittsöffnung
37: Innenwandung

Claims

Kolben-Zylinderaggregat (1) mit einem Zylinder (3), in dem eine Kolbenstange (5) axial beweglich geführt ist, wobei die Kolbenstange (5) von einem Kolbenstangenschutz (7) eingehüllt ist, so dass ein Ringraum (9) vorliegt, der bei einer Axialbewegung der Kolbenstange (5) komprimiert wird, wobei der Ringraum (9) an eine Belüftungseinrichtung (19) angeschlossen ist, die den Ringraum (9) mit der Umgebung (21) des Kolben-Zylinderaggregats (1) verbindet und in einem zum Kolbenstangenschutz (7) separaten Belüftungsring (11) ausgeführt ist, in dem eine Mehrzahl von Kanälen (23) durch eine Rippenkontur (25) des Belüftungsrings (11) voneinander getrennt sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Belüftungseinrichtung (19) mindestens einen bezogen auf die Kolbenstange (5) in Umfangsrichtung gekrümmten Kanal (23) aufweist, so dass die Luft im Ringraum (9) eine rotatorische Strömungsbewegung ausführt, wenn ein Luftaustausch zwischen dem Ringraum (9) und der Umgebung (21) stattfindet, indem mindestens einen Kanal (23) bildende Seitenwände (27; 29) bezogen auf eine auf die Kolbenstange (5) weisende Normale (31) schräg verlaufen.
Kolben-Zylinderaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenstange (5) des Kolben-Zylinderaggregats (1) in einer vorbestimmten Einbaulage nach unten weist.
Kolben-Zylinderaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass für die ein- und ausströmende Luft die identische Kanalführung vorgesehen ist.
Kolben-Zylinderaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Belüftungsring (11) an der Kolbenstange (5) befestigt ist.
Kolben-Zylinderaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Belüftungsring (11) eine Aufnahmenut (13) für den Kolbenstangenschutz (7) aufweist.
Kolben-Zylinderaggregat nach mindestens einem der Ansprüche 1–5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Eintrittsöffnung (33) in den Kanal (23) größer ist als eine Austrittsöffnung (35) des Kanals (23) in den Ringraum (9).