DE102013208259B4

DE102013208259B4 - Kolben-Zylinder-Aggregat

Info

Publication number: DE102013208259B4
Application number: DE102013208259.2A
Authority: DE
Inventors: Manfred Schuler; Günther Handke; Sven Greger
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2013-05-06
Filing date: 2013-05-06
Publication date: 2016-06-02
Anticipated expiration: 2033-05-07
Also published as: DE102013208259A1

Abstract

Kolben-Zylinder-Aggregat mit einem Zylinder (6), in dem ein Kolben axial verschiebbar angeordnet ist, der einseitig eine Kolbenstange aufweist, die koaxial durch den Zylinder (6) und abgedichtet durch ein erstes verschlossenes Ende des Zylinders (6) nach außen geführt ist, mit einem einteiligen An- und Verschlussorgan aus einem Kunststoff, dessen eines Ende einen Befestigungsabschnitt (2) bildet, der in das zweite Ende des Zylinders (6) ragt und mit diesem formschlüssig verbunden ist und das zweite Ende des Zylinders (6) verschließt, wobei das zweite aus dem Zylinder (6) herausragende Ende des An- und Verschlussorgans einen Lagerabschnitt (8) bildet und ein Anschlussgelenk (7) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlußgelenk (7) eine Lagerpfanne (9) aufweist, durch die sich quer zur Längsachse (10) des Zylinders (6) eine Durchgangsöffnung (11) erstreckt, wobei in die Lagerpfanne (9) eine Kugelkalotte (12) aus einem Kunststoff eingesetzt ist, die koaxial beidseitig von der Kugelkalotte (12) hervorstehende, annähernd koaxial zur Durchgangsöffnung (11) gerichtete Lagerzapfen (13) aufweist und wobei die Kugelkalotte (12) und die Lagerzapfen (13) von einer sich annähernd koaxial zu den Lagerzapfen (13) erstreckenden Lagerbohrung (14) durchragt sind.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Kolben-Zylinder-Aggregat mit einem Zylinder, in dem ein Kolben axial verschiebbar angeordnet ist, der einseitig eine Kolbenstange aufweist, die koaxial durch den Zylinder und abgedichtet durch ein erstes verschlossenes Ende des Zylinders nach außen geführt ist, mit einem einteiligen An- und Verschlussorgan aus einem Kunststoff, dessen eines Ende einen Befestigungsabschnitt bildet, der in das zweite Ende des Zylinders ragt und mit diesem formschlüssig verbunden ist und das zweite Ende des Zylinders verschließt, wobei das zweite aus dem Zylinder herausragende Ende des An- und Verschlussorgans einen Lagerabschnitt bildet und ein Anschlussgelenk aufweist.
Die DE 198 24 530 A1 offenbart ein Kugelgelenk, insbesondere für ein Kolben-Zylinderaggregat, umfassend eine Kugelpfanne mit einer als Kugelsitz dienenden kugelkalottenfoermigen Ausnehmung der Kugelpfanne, wobei ein Kugelzapfen im montierten Zustand von einer Anlageschulter der Kugelpfanne hintergriffen wird, ein Verriegelungsteil, das in Abhängigkeit seiner Stellung den Kugelzapfen ebenfalls hintergreift und wobei die Kugelpfanne einen Verriegelungskorb mit dem Kugelsitz und eine Aufnahme umfasst, wobei der Verriegelungskorb radial bewegliche Haltearme aufweist, die bei der Montagebewegung des Verriegelungskorbs eine radiale Verformung durch die Aufnahme ausführen und damit den Kugelzapfen hintergreifen. Aus der DE 40 22 145 A1 ist ein Kolben-Zylinder-Aggregat mit einer verdrehbaren, in bestimmten Drehwinkeln arretierbaren Kugelpfanne bekannt, wobei diese eine an der Kolbenstange einerseits mit einer am Zylinder andererseits befestigte, in Wirkverbindung stehende Zwischenarretierung enthaelt, wobei eine Positioniereinrichtung die Stellung zwischen Kugelpfanne und aggregatseitigem Anschlusselement definiert. Diese bekannten Konstruktionen haben jedoch eine hohe Komplexität und ein hohes Gesamtgewicht zum Nachteil.
Aufgabe der Erfindung ist es ein Kolben-Zylinder-Aggregat der eingangs genannten Art zu schaffen, das ein geringes Gewicht und einen einfachen Aufbau aufweist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Anschlussgelenk eine Lagerpfanne aufweist, durch die sich quer zur Längsachse des Zylinders eine Durchgangsöffnung erstreckt, wobei in die Lagerpfanne eine Kugelkalotte aus einem Kunststoff eingesetzt ist, die koaxial beidseitig von der Kugelkalotte hervorstehende, annähernd koaxial zur Durchgangsöffnung gerichtete Lagerzapfen aufweist und wobei die Kugelkalotte und die Lagerzapfen von einer sich annähernd koaxial zu den Lagerzapfen erstreckenden Lagerbohrung durchragt sind.
Durch die Ausbildung des An- und Verschlussorgans als einteiliges Kunststoffbauteil wird sowohl ein geringes Gewicht als auch ein nur wenige Teile aufweisender und damit leicht und schnell montierbarer Aufbau erreicht. Dies verbilligt das Kolben-Zylinder-Aggregat.
Insbesondere soll das Kolben-Zylinder-Aggregat als Stoßdämpfer in Fahrzeugen verwendbar sein.
Eine weitere Verringerung der Anzahl der Bauteile wird dadurch erreicht, dass die Kugelkalotte und die Lagerzapfen einteilig ausgebildet sind und aus einem Kunststoff bestehen.
Um eine hohe Belastbarkeit des Anschlussgelenks zu erreichen, kann in die Kugelkalotte ein Lagerrohr aus einem härteren Werkstoff als dem Werkstoff der Kugelkalotte formschlüssig eingesetzt sein, das die Lagerzapfen bildet und koaxial die Lagerbohrung aufweist.
Um eine Relativverschiebung des Lagerrohrs zur Kugelkalotte bei axialer Kraftbeaufschlagung des Anschlussgelenks zu vermeiden, können in der radial umlaufenden Mantelfläche des Lagerrohrs ein oder mehrere Vertiefungen ausgebildet sein, in die Kunststoffmaterial der Kugelkalotte diese formschlüssig mit dem Lagerrohr verbindend hineinragt.
Einfach und kostengünstig herstellbar ist es dabei, wenn die Vertiefungen radial umlaufende Nuten in der Mantelfläche des Lagerrohrs sind.
In einer weiteren Ausführungsform wird eine Relativverschiebung des Lagerrohrs zur Kugelkalotte bei axialer Kraftbeaufschlagung des Anschlussgelenks dadurch vermieden, dass das Lagerrohr ein oder mehrere von seiner radial umlaufenden Mantelfläche hervorstehende Ansätze aufweist, die in entsprechende Ausnehmungen der Kugelkalotte hineinragen.
Auf diese Weise erfolgt keine wesentliche Schwächung des Querschnitts des Lagerrohres.
In einfacher Weise kann das Material des Lagerrohrs die Ansätze bildend an seinem äußeren radial umlaufenden Bereich tangential gegeneinander gerichtet gestaucht sein.
Damit werden die Ansätze durch spanlose Umformung und somit ohne Materialverlust hergestellt. Wenn die Ansätze radial umlaufende Ringansätze sind, ergibt sich eine einfache und kostengünstige Herstellbarkeit.
Zum Erreichen der hohen Belastbarkeit des Anschlussgelenks besteht vorzugsweise das Lagerrohr aus einem Metall, insbesondere aus Stahl, bevorzugt aus Aluminium.
Zur einfachen formschlüssigen Verbindung kann das Lagerrohr die Vertiefungen und/oder Ansätze umschließend im Spritzverfahren von dem Kunststoff der Kugelkalotte umspritzt sein.
Zur axial festen Verbindung von Zylinder und Befestigungsabschnitt kann der zylindrische Befestigungsabschnitt an seiner radial umlaufenden Mantelfläche eine Profilierung aufweist, in die Material des zweiten Endes des Zylinders hineingedrückt ist.
Besonders hoch belastbar ist dabei diese Verbindung, wenn die Profilierung mit einer Beschichtung aus einem härteren Werkstoff belegt ist, als dem Werkstoff des An- und Verschlussorgans, wobei die Beschichtung der Profilierung angepasst ist und in ihre Vertiefungen das Material des zweiten Endes des Zylinders hineingedrückt ist.
Die Beschichtung besteht insbesondere aus Stahl.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen
1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines An- und Verschlussorgans eines Kolben-Zylinder-Aggregats im perspektivischen Längsschnitt
2 ein zweites Ausführungsbeispiel eines An- und Verschlussorgans eines Kolben-Zylinder-Aggregats im perspektivischen Längsschnitt
3 ein drittes Ausführungsbeispiel eines An- und Verschlussorgans eines Kolben-Zylinder-Aggregats im perspektivischen Längsschnitt
4 ein viertes Ausführungsbeispiel eines An- und Verschlussorgans eines Kolben-Zylinder-Aggregats im perspektivischen Längsschnitt
5 einen Querschnitt eines Lagerrohres des An- und Verschlussorgans nach 4.
Die in den Figuren dargestellten An- und Verschlussorgane aus einem Kunststoff bestehen einteilig aus einem Befestigungsabschnitt 2 und einem Lagerabschnitt 8. Der zylindrische Befestigungsabschnitt 2 ist an seiner äußeren, radial umlaufenden Mantelfläche mit einer Profilierung versehen, die aus zwei im Abstand nebeneinander ausgebildeten, radial umlaufenden Profilierungsnuten 1 besteht. In die Profilierungsnuten 1 ist eine Beschichtung mittels eines Blechrings 3 so eingedrückt, dass der Blechring 3 sich an die Wandungen der Profilierungsnuten 1 anlegt und seinerseits radial nach außen offene Ringnuten 4 bildet.
Bis zur Anlage an einem an dem An- und Verschlussorgan ausgebildeten Anschlagflansch 5 ist ein Ende eines Zylinders 6 eines Kolben-Zylinder-Aggregats auf den Befestigungsabschnitt 2 aufgeschoben und durch Versicken seiner Wandung in die Ringnuten 4 formschlüssig mit dem Befestigungsabschnitt 2 verbunden.
Aus dem Zylinder ragt der Lagerabschnitt 8 heraus, der ein als Kugelgelenk ausgebildetes Anschlussgelenk 7 aufweist.
Dabei ist in dem Lagerabschnitt 8 eine Lagerpfanne 9 ausgebildet, durch die sich quer zur Längsachse 10 des Zylinders 6 eine Durchgangsöffnung 11 erstreckt. In die Lagerpfanne 9 ist eine Kugelkalotte 12 aus Kunststoff schwenkbar eingesetzt, die koaxial beidseitig hervorstehende Lagerzapfen 13 aufweist.
Die Lagerzapfen 13 ragen annähernd koaxial durch die Durchgangsöffnung 11 bis aus dem Lagerabschnitt 8 hinaus.
Koaxial erstreckt sich durch die Lagerzapfen 13 und die Kugelkalotte 12 eine Lagerbohrung 14, die zur Aufnahme eines nicht dargestellten Lagerbolzens eines anzuschließenden Organs dient.
In 1 ist die Kugelkalotte 12 mit den Lagerzapfen 13 als einteiliges Kunststoffbauteil ausgebildet.
In den 2 bis 4 sind die Lagerzapfen 13 durch ein durchgehendes Lagerrohr 15 aus einem Metall wie z. B. Stahl gebildet, das mittig von der Kugelkalotte 12 aus Kunststoff umspritzt ist.
Zur festen Verbindung der Kugelkalotte 12 mit dem Lagerrohr 15 weist in 2 das Lagerrohr 15 an seiner äußeren radial umlaufenden Mantelfläche 16 mittig eine radial umlaufende Nut 17 auf, in die beim Umspritzen des Lagerrohres 15 zur Herstellung der Kugelkalotte 12 der Kunststoff hineingeflossen ist und diese ausfüllt und so eine formschlüssige Verbindung zwischen Kugelkalotte 12 und Lagerrohr 15 erzeugt.
Das Ausführungsbeispiel der 3 entspricht weitgehend der 2. Im Unterschied dazu ist nicht mittig eine radial umlaufende Nut 17 an dem Lagerrohr 15' ausgebildet, sondern das Lagerrohr 15' weist an seinen beiden axialen, von der Kugelkalotte 12 umschlossenen Endbereichen jeweils zwei zueinander parallele radial umlaufende Nuten 17' auf, in die der Kunststoff bei der Herstellung der Kugelkalotte 12 hineingeflossen ist und diese ausfüllt.
Bei dem Ausführungsbeispiel der 4 und 5 weist das Lagerrohr 15'' zwei diametral sich gegenüberliegend von der Mantelfläche 16 des Lagerrohres 15'' radial hervorstehende Ansätze 18 auf, die bei der Herstellung der Kugelkalotte 12 mit dem Kunststoff umspritzt wurden und so eine formschlüssige Verbindung zwischen Kugelkalotte 12 und Lagerrohr 15'' herstellen.
Wie in 5 zu sehen ist, wurde Material des Lagerrohrs 15'' die Ansätze 18 bildend an seinem äußeren radial umlaufenden Bereich tangential gegeneinander gerichtet gestaucht, so dass ein äußerer Teil des Materials des Lagerrohres 15'' radial nach außen gerichtet zu den Ansätzen 18 spanlos geformt ist.
Bezugszeichenliste

1: Profilierungsnuten
2: Befestigungsabschnitt
3: Blechring
4: Ringnuten
5: Anschlagflansch
6: Zylinder
7: Anschlussgelenk
8: Lagerabschnitt
9: Lagerpfanne
10: Längsachse
11: Durchgangsöffnung
12: Kugelkalotte
13: Lagerzapfen
14: Lagerbohrung
15: Lagerrohr
15': Lagerrohr
15'': Lagerrohr
16: Mantelfläche
17: Nut
17': Nut
18: Ansätze

Claims

Kolben-Zylinder-Aggregat mit einem Zylinder (6), in dem ein Kolben axial verschiebbar angeordnet ist, der einseitig eine Kolbenstange aufweist, die koaxial durch den Zylinder (6) und abgedichtet durch ein erstes verschlossenes Ende des Zylinders (6) nach außen geführt ist, mit einem einteiligen An- und Verschlussorgan aus einem Kunststoff, dessen eines Ende einen Befestigungsabschnitt (2) bildet, der in das zweite Ende des Zylinders (6) ragt und mit diesem formschlüssig verbunden ist und das zweite Ende des Zylinders (6) verschließt, wobei das zweite aus dem Zylinder (6) herausragende Ende des An- und Verschlussorgans einen Lagerabschnitt (8) bildet und ein Anschlussgelenk (7) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlußgelenk (7) eine Lagerpfanne (9) aufweist, durch die sich quer zur Längsachse (10) des Zylinders (6) eine Durchgangsöffnung (11) erstreckt, wobei in die Lagerpfanne (9) eine Kugelkalotte (12) aus einem Kunststoff eingesetzt ist, die koaxial beidseitig von der Kugelkalotte (12) hervorstehende, annähernd koaxial zur Durchgangsöffnung (11) gerichtete Lagerzapfen (13) aufweist und wobei die Kugelkalotte (12) und die Lagerzapfen (13) von einer sich annähernd koaxial zu den Lagerzapfen (13) erstreckenden Lagerbohrung (14) durchragt sind.
Kolben-Zylinder-Aggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kugelkalotte (12) und die Lagerzapfen (13) einteilig ausgebildet sind und aus einem Kunststoff bestehen.
Kolben-Zylinder-Aggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in die Kugelkalotte (12) ein Lagerrohr (15, 15', 15'') aus einem härteren Werkstoff als dem Werkstoff der Kugelkalotte (12) formschlüssig eingesetzt ist, das die Lagerzapfen (13) bildet und koaxial die Lagerbohrung (14) aufweist.
Kolben-Zylinder-Aggregat nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass in der radial umlaufenden Mantelfläche (16) des Lagerrohres (15, 15') ein oder mehrere Vertiefungen ausgebildet sind, in die Kunststoffmaterial der Kugelkalotte (12) diese formschlüssig mit dem Lagerrohr (15, 15') verbindend hineinragt.
Kolben-Zylinder-Aggregat nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefungen radial umlaufende Nuten (17, 17') in der Mantelfläche (16) des Lagerrohres (15, 15') sind.
Kolben-Zylinder-Aggregat nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Lagerrohr (15'') ein oder mehrere von seiner radial umlaufenden Mantelfläche (16) hervorstehende Ansätze (18) aufweist, die in entsprechende Ausnehmungen der Kugelkalotte (12) hineinragen.
Kolben-Zylinder-Aggregat nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansätze radial umlaufende Ringansätze sind.
Kolben-Zylinder-Aggregat nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Lagerrohr (15, 15', 15'') aus einem Metall besteht.
Kolben-Zylinder-Aggregat nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Lagerrohr (15, 15', 15'') die Vertiefungen und/oder Ansätze (18) umschließend im Spritzverfahren von dem Kunststoff der Kugelkalotte (12) umspritzt ist.
Kolben-Zylinder-Aggregat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zylindrische Befestigungsabschnitt (2) an seiner radial umlaufenden Mantelfläche eine Profilierung aufweist, in die Material des zweiten Endes des Zylinders (6) hineingedrückt ist.
Kolben-Zylinder-Aggregat nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Profilierung mit einer Beschichtung aus einem härteren Werkstoff belegt ist, als dem Werkstoff des An- und Verschlussorgans, wobei die Beschichtung der Profilierung angepasst ist und in ihre Vertiefungen das Material des zweiten Endes des Zylinders (6) hineingedrückt ist.