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Die Erfindung betrifft ein Kolben-Zylinder-Aggregat, umfassend einen Zylinder, in dem eine Kolbenstange axial beweglich gelagert ist, und wenigstens ein ein Anschlussorgan aus Kunststoff an dem Kolben-Zylinder-Aggregat fixiert ist, wobei das Anschlussorgan einen zylindrischen Befestigungsabschnitt aufweist, an dem die form- oder stoffschlüssige Verbindung mit einem zu verbindenden Bauteil des Kolben-Zylinder-Aggregats ausgeführt ist.
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Aus der
DE 10 2009 002 891 A1 geht ein Kolben-Zylinder-Aggregat hervor, bei dem die Anschlussorgane aus Kunststoff gefertigt sind. Die Anschlussorgane weisen zur formschlüssigen Verbindung mit dem Zylinder einen Befestigungsabschnitt mit einer profilierten Oberfläche auf. Um die Anschlussorgane robuster auszugestalten weisen diese auf der äußeren Mantelfläche einen Hüllkörper auf, der unlösbar mit dem Anschlussorgan verbunden ist.
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Da die Anschlussorgane sowohl an einem Ende des Zylinders als auch an der Kolbenstange anbringbar sein sollen, weisen die Anschlussorgane auf der jeweils zum Zylinder gewandten Seite eine konisch geformte Ausnehmung auf, die sowohl zur Aufnahme eines Endes der Kolbenstange, wie auch als Abschluss des gasgefüllten Ausgleichsraums geeignet ist.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, das Anschlussorgan des Kolben-Zylinder-Aggregats derart zu verbessern, dass die Anbindung der Kolbenstange verbessert ist, ohne dadurch den axialen Bauraum zu erhöhen.
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Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass das Anschlussorgan eine Ausnehmung zur Aufnahme eines Endes der Kolbenstange aufweist, die zylindrisch ausgebildet ist.
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Auch bei dieser Ausgestaltung der Ausnehmung zur Aufnahme eines Endes der Kolbenstange kann das Kolben-Zylinder-Aggregat an beiden Enden, d.h. an einer Seite des Zylinders und einem Ende der Kolbenstange, mit dem gleichen Anschlussorgan versehen werden. Die Doppelverwendbarkeit des Anschlussorgans an beiden Seiten des Zylinders des Kolben-Zylinder-Aggregats ermöglicht eine besonders kostengünstige Herstellung, weiterhin werden die Folgekosten beispielsweise in Form von Lagerkosten ebenso reduziert.
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Durch die zylindrische Form der Ausnehmung wird die Kolbenstange in der Ausnehmung radial geführt und dadurch die Fixierung erhöht.
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Vorzugsweise kann der zylindrische Befestigungsabschnitt des Anschlussorgans auf seiner äußeren Mantelfläche einen Hüllkörper aufweisen, der bevorzugt unlösbar mit dem Anschlussorgan verbunden ist. Auf seiner äußeren Oberfläche kann der Hüllkörper eine Profilierung aufweisen, die mit einem Bauteil des Kolben-Zylinder-Aggregats eine Formschlussverbindung bildet. Der Hüllkörper kann aber auch auf den Befestigungsabschnitt aufgeschraubt sein.
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Vorzugsweise kann die zylindrische Ausnehmung eine Gewindebuchse aufweisen, um das Anschlussorgan mit dem Ende der Kolbenstange schraubend zu verbinden. Eine derartige Befestigung der Kolbenstange ist erst durch die zylindrische Formgebung der Ausnehmung zur Aufnahme des Endes der Kolbenstange möglich. Auf diese Art und Weise lässt sich die Kolbenstange besonders fest und dauerhaft mit einem Anschlussorgan verbinden. Wird ein Anschlussorgan am Zylinder befestigt stört die Gewindebuchse andererseits nicht. Das bei dieser Einbauposition in der Ausnehmung vorhandene Gas füllt auch die Gewindezwischenräume und wird auch nicht beim Komprimieren oder Dekomprimieren negativ beeinflusst.
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In einer Alternative kann die Gewindebuchse ein separates Bauteil, insbesondere aus Metall, sein, das in die Ausnehmung eingesetzt ist. Dies ermöglicht eine besonders stabile Ausformung des Gewindes. In diesem Fall wird die Gewindebuchse bevorzugt nicht in jedes Anschlussorgan eingesetzt, sondern nur in diejenigen, die an der Kolbenstange montiert werden. Die am Zylinder befestigten Anschlussorgane weisen dann sogar noch ein geringfügig größeres Volumen in der zylindrischen Ausnehmung auf.
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Mit besonderem Vorzug kann das Anschlussorgan ein Spritzgussteil sein und die Gewindebuchse in das Anschlussorgan eingespritzt sein. Dementsprechend muss das Vorsehen der Gewindebuchse lediglich bei der Erstellung der Form der Spritzgießmaschine berücksichtigt werden, die Gewindebuchsen sind dann automatisch bei jedem Spritzgießvorgang vorhanden, wodurch das spätere Einsetzen der Gewindebuchsen entfällt.
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Vorteilhafter Weise kann die zylindrische Ausnehmung mehrstufig ausgebildet sein, wobei die Durchmesser der einzelnen Stufen von der Öffnungsseite her abnehmen. Insbesondere kann die zylindrische Ausnehmung zwei Stufen aufweisen. Die engste Ausnehmung reicht somit am Weitesten in das Anschlussorgan hinein, wodurch die Kolbenstange an ihrem freien Ende geführt ist. Bei Einsatz des Anschlussorgans an der Seite des Ausgleichsraums, d.h. am Zylinderende, ermöglicht die Verwendung der unterschiedlichen Durchmesser dagegen eine Vergrößerung des Gasraumes, wodurch die axiale Bauraumlänge des Kolben-Zylinder-Aggregats insgesamt verringert werden kann. Da der Durchmesser in der ersten Stufe sehr viel breiter ausfallen kann als in der zweiten Stufe ist es insbesondere möglich, das gleiche Volumen für Gas bereitzustellen wie bei der aus der
DE 10 2009 002 891 A1 bekannten Ausführungsform. Jedoch lässt sich im Vergleich zur
DE 10 2009 002 891 A1 bei der mehrstufigen zylindrischen Ausbildung gemäß der vorliegenden Erfindung die Kolbenstange besser führen.
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Dabei wird der Offenbarungsgehalt der
DE 10 2009 002 891 A1 vollumfänglich in den Offenbarungsgehalt der vorliegenden Anmeldung einbezogen. Bezüglich der Ausgestaltung des Hüllkörpers und der Profilierung des Befestigungsabschnittes wird auf den Offenbarungsgehalt der
DE 10 2009 002 891 A1 verwiesen.
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Mit besonderem Vorteil kann die zylindrische Aufnahme an ihrem öffnungsabgewandten Ende wenigstens eine Versteifungsrippe aufweisen. Die zylindrische Ausnehmung belegt nur einen Teil der Länge des Anschlussorgans, andernfalls liessen sich weder die Kolbenstange fixieren noch das Gas im Ausgleichsraum halten. Dementsprechend hat die Ausnehmung auch nur eine Öffnung. Am öffnungsabgewandten Ende, also am Boden bzw. an der Decke der zylindrischen Ausnehmung, können ein oder mehrere Versteifungsrippen angeordnet sein. Diese Versteifungsrippen bilden bei Verwendung des Anschlussorgans an der Kolbenstange eine Art Anschlag für die Kolbenstange, bei Einsatz am Boden des Zylinders kann durch die Verwendung der Versteifungsrippen die Höhe der Ausnehmung erweitert werden, ohne dass die Stabilität des Anschlussorgans leidet. Insbesondere kann auf diese Art und Weise wiederum das für den Ausgleichsraum zur Verfügung stehende Volumen innerhalb des Anschlussorgans erweitert werden, wodurch sich wiederum die Gesamtbauhöhe des Kolben-Zylinder-Aggregats verringern lässt.
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Vorteilhafterweise kann die Versteifungsrippe den gesamten Durchmesser der zylindrischen Ausnehmung beaufschlagen. Grundsätzlich ist es denkbar, dass die Versteifungsrippen wie eine Art Vorsprung ausgebildet sind. Erstecken sich die Versteifungsrippen jedoch über den gesamten Durchmesser der zylindrischen Ausnehmung, ist die stabilisierende Wirkung optimiert.
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Mit besonderem Vorteil können mehrere Versteifungsrippen vorgesehen sein, die zum Mittelpunkt der zylindrischen Aufnahme gerichtet sind. Das heißt, dass die Versteifungsrippen sternförmig angeordnet sind wobei sich die Versteifungsrippen in der Mitte treffen und überschneiden. Die Versteifungsrippen sind dabei bevorzugt symmetrisch angeordnet, im Fall von zwei Versteifungsrippen sind diese also als rechtwinkliges Kreuz angeordnet, im Fall von drei und mehr Versteifungsrippen als Stern mit symmetrisch angeordneten Strahlen.
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Alternativ können die Versteifungsrippen auch parallel, gitterförmig und rautenförmig angeordnet sein, wobei jeweils der gesamte Durchmesser an der jeweiligen Stelle beaufschlagt ist.
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Vorzugsweise kann die zylindrische Ausnehmung an ihrem Boden oder auf ihren Versteifungsrippen ein elastisches bzw. nachgebendes Element aufweisen. Als nachgebendes Element kann eine Feder, insbesondere eine Spiralfeder, oder eine Auflage aus Gummi vorgesehen sein. Mit diesem elastischen Element kann die Kolbenstange unabhängig vom Vorhandensein der Gewindebuchse zum Hüllkörper auf Vorspannung gehalten werden. Dadurch können Bewegungen und Geräusche vermieden oder zumindest verringert werden. Unabhängig von der Anbringung eines elastischen Elements zwischen der Kolbenstange und ihrer Stützfläche in der Ausnehmung kann ein derartiges Element auch zwischen der Kolbenstangenschulter und der seitlichen Innenwand der zylindrischen Ausnehmung verbaut sein.
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Durch die elastische Lagerung der Kolbenstange kann die Gelenkkennlinie beeinflusst werden. Weiterhin dient das elastische Element der Geräuschminimierung.
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Vorteilhafterweise kann das Anschlussorgan ein umlaufenden Ring aufweisen, der in eine umlaufende Nut des Zylinders eingreift. Mit diesem Ring kann das bodenseitige Anschlussorgan am Zylinder angebracht werden, wobei der untere Teil des Gelenks als Anschlag benutzt wird. Dadurch können höhere Druckanschlagkräfte abgestützt werden und zusätzlich das Eindringen von Flüssigkeit verhindert werden.
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Daneben betrifft die Erfindung auch ein Kraftfahrzeug umfassend wenigstens ein Kolben-Zylinder-Aggregat wie oben beschrieben.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten ergeben sich aus den im Folgenden beschriebenen Figuren und Ausführungsbeispielen. Dabei zeigen:
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1 eine Prinzipdarstellung eines Kolben-Zylinder-Aggregats,
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2 ein Anschlussorgan in einer ersten Ausgestaltung,
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3 ein Anschlussorgan in einer zweiten Ausgestaltung,
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4 ein Anschlussorgan in einer dritten Ausgestaltung,
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5 ein Anschlussorgan in einer vierten Ausgestaltung,
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6 ein Anschlussorgan in Querschnitt,
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7 einen Schwingungsdämpfer in einer ersten Ausgestaltung,
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8 einen Schwingungsdämpfer in einer zweiten Ausgestaltung, und
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9 einen Schwingungsdämpfer in einer dritten Ausgestaltung.
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1 zeigt ein Kolben-Zylinder-Aggregat 1 in prinzipieller Darstellung. Bei dem Kolben-Zylinder-Aggregat 1 kann es sich einen Schwingungsdämpfer, einen Reibungsdämpfer oder eine Gasfeder handeln. Das Kolben-Zylinder-Aggregat 1 weist einen Zylinder 2, einen Kolben 3 mit Kolbenstange 4 sowie eine Kolbenstangenführung 5 auf. Anschlussorgane 6 und 7 sind am Boden des Zylinders und an einem Ende der Kolbenstange 4 angeordnet.
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Die Anschlussorgane 6 und 7 sind aus Kunststoff, insbesondere können die Anschlussorgane 6 und 7 durch Kunststoff-Spritzguss hergestellt sein. Vorzugsweise wird zur Herstellung der Anschlussorgane 6 und 7 eine identische Form verwendet, wodurch die Herstellungskosten minimiert werden können. Unterschiede zwischen den Anschlussorganen 6 und 7 können sich beispielsweise durch das Vorsehen eines elastischen Elements zwischen Anschlussorgan 6 und Kolbenstange 4 ergeben, da ein derartiges elastisches Element zu einer Vorspannung zwischen dem Anschlussorgan 6 und der Kolbenstange 4 dient, wohingegen das Anschlussorgan 7 den Ausgleichsraum 8 abschließt, der lediglich mit einem Fluid, insbesondere Gas, gefüllt ist. Daher wird beim Anschlussorgan 7 kein elastisches Element benötigt.
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2 zeigt ein Anschlussorgan 6 im Detail. Auf der dem Zylinder 2 zugewandten Seite weist das Anschlussorgan 6 eine zylindrische Ausnehmung 10 auf. Die Kolbenstange 4 ist zusätzlich durch eine Tellerfeder 12 gegen den Hüllkörper 14 vorgespannt. Zum Vorspannen kann statt der Tellerfeder 12 auch eine Spiralfeder verwendet werden. Aufgrund der zylindrischen Ausgestaltung der Ausnehmung 10 ist die Kolbenstange 4 besser geführt.
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Auf seiner äußeren Mantelfläche weist das Anschlussorgan 6 eine Profilierung auf, die sich im Hüllkörper 14 fortsetzt. Der Hüllkörper 14 ist mit dem unteren Bereich des Anschlussorgans 6, dem Befestigungsabschnitt 16, verbunden. Oberhalb des Hüllkörpers 14 besitzt das Anschlussorgan 6 einen umlaufenden Ring 18, der den Befestigungsabschnitt 16 des Anschlussorgans 6 begrenzt. Auf den umlaufenden Ring 18 folgt der Lagerabschnitt 20. In diesem Bereich bzw. Abschnitt weist das Anschlussorgan 6 eine Öffnung auf, in die eine Lagerbuchse 22 und ein die Lagerbuchse 22 umgebendes Gummigelenk 24 eingefügt sind.
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Statt der Lagerbuchse 20 kann alternativ jede andere Lagerausgestaltung verwendet werden, die eine Anbindung an ein angeschlossenes Bauteil erlaubt. Insbesondere kann der Lagerabschnitt als Kugelgelenk angebunden und mit Federn abgestützt werden.
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Im Folgenden werden lediglich die Unterschiede im Hinblick auf die Ausgestaltung gemäß 2 besprochen, dabei werden abgesehen von den Bezugszeichen 6 und 7 für die Anschlussorgane als solche gleiche Bezugszeichen für gleiche Vorrichtungen bzw. Abschnitte und Elemente verwendet, die sich insbesondere im Hinblick auf die bereits offenbarte Funktionalitäten und Eigenschaften entsprechen.
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3 zeigt eine weitere Ausgestaltung eines Anschlussorgans 6. Das Anschlussorgan 6 weist an der Seite, auf der die Kolbenstange 4 liegt, eine zylindrische Ausnehmung 26 auf, die zwei Stufen umfasst. Auf der Seite der Öffnung 28 ist die erste Stufe 30 positioniert, auf der Seite des Boden 32 die zweite Stufe 34. Zwischen der Kolbenstange 4 und dem Boden 32 befindet sich eine Gummischeibe 36 zum zusätzlichen Vorspannen der Kolbenstange 4. Die bodenseitige Stufe 34 hat einen kleineren Durchmesser als die öffnungseitige Stufe 30, wobei die Verringerung des Durchmessers zum Boden hin auch beibehalten wird, wenn mehr als zwei Stufen vorgesehen sind.
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Durch die zweistufige Ausbildung der zylindrischen Ausnehmung 26 wird erreicht, dass einerseits die Kolbenstange 4 weiterhin an ihrem freien Ende geführt ist und andererseits bei Verwendung des Anschlussorgans 7 auf der Bodenseite des Zylinders 2 die erste Stufe 30 einen zusätzlichen Raum für das Fluid im Ausgleichsraum 8 darstellt. Auf dieser Art und Weise kann die Höhe des Kolben-Zylinder Aggregats 1 und damit der axiale Bauraum verringert werden.
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Diese Verringerung des Bauraums ist relevant, da das Ölvolumen im Arbeitsraum und das Gasvolumen im Ausgleichsraum 8 für eine zu erzielende Dämpfung mehr oder weniger vorgegebene Größen sind, weiterhin ist auch der Durchmesser des Kolbens 3 durch kaum abzuändernde Randbedingungen vorgegeben. Durch die beschriebene Ausgestaltung lässt sich aber ein Höchstmaß an Verbindungsfestigkeit erzielen, ohne den axialen Bauraum zu vergrößern.
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4 zeigt eine Ausnehmung 26 mit einer Gewindebuchse 38. Selbstverständlich kann eine Gewindebuchse 38 auch bei einer einstufigen zylindrischen Ausnehmung 10 vorgesehen werden, weiterhin kann die Ausnehmung 26 auch mehr als zwei Stufen aufweisen. Die Gewindebuchse 38 befindet selbstverständlich immer auf derjenigen Stufe mit dem kleinsten Durchmesser, und dementsprechend auf der Stufe 34 am Boden 32. Dies wird mit Bezug auf 5 weiter erläutert.
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Durch Verwendung der Gewindebuchse 38 ist die Kolbenstange 4 bereits in der Ausnehmung 26 fixiert, weswegen der Hüllkörper 14 nur noch den umlaufenden Ring 18 umgreift bzw. abstützt oder alternativ auch noch einen Teil des Befestigungsabschnitts 16 entlangreicht. Der Hüllkörper 14 muss also nicht mehr bis zur Kolbenstange 4 reichen und diese fixieren und abstützen, vielmehr kann der Hüllkörper 14 am Befestigungsabschnitt 16 enden. Zum Vorspannen und Sichern der Kolbenstange 4 kann weiterhin eine Tellerfeder 12 verwendet werden. Diese kann sich, wie abgebildet, am Boden der ersten Stufe 30 abstützen, die Tellerfeder kann sich aber auch am Boden des Anschlussorgans 6 abstützen.
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6 zeigt ein Abschlussorgan 6 in Querschnitt, und zwar im oberen Bereich der Ausnehmung 26 oder zwischen Ausnehmung 26 und der Lagerbuchse 22. Die zylindrische Ausnehmung 26 kann auch in einen Bereich fortgesetzt werden, in den die Kolbenstange 4 nicht mehr eingeführt werden soll. Dieser Hohlraum kann durch Versteifungsrippen 40 stabilisiert werden. Die Versteifungsrippen 40 befinden sich demnach am öffnungsabgewandten Ende der zylindrischen Ausnehmung 26. Die Versteifungsrippen 40 können parallel zueinander oder kreuzend angeordnet werden, bevorzugt sind sie jedoch zum Mittelpunkt gerichtet und einander überlagernd und damit sternförmig angeordnet. 6 zeigt drei Versteifungsrippen, die sich im mittleren Bereich gegenseitig überlagern und so eine Sternform bilden. Besonders bevorzugt sind drei Versteifungsrippen vorgesehen, wobei die Arme jeweils in einem 60°-Winkel voneinander beabstandet sind. Die Versteifungsrippen sind also in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt. Die Versteifungsrippen 40 beaufschlagen den gesamten Durchmesser der Ausnehmung 26.
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Die 7–9 zeigen bevorzugte Ausführungsformen eines Kolben-Zylinder-Aggregats 1.
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7 zeigt einen Einrohr-Schwingungsdämpfer 42. An der Kolbenstange 4 ist ein Anschlussorgan 6 aus Kunststoff befestigt und das Anschlussorgan 7 am Zylinder 2 ist im Kunststoffteil identisch zum Anschlussorgan 6 ausgebildet. Dementsprechend können bei Herstellung der Anschlussorgane 6 und 7 mittels beispielsweise Spritzguss identische Formen verwendet werden. Dies gilt ebenso für die Anschlussorgane 6 und 7 der 8 und 9.
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Der Einrohr-Schwingungsdämpfer 42 gemäß 7 umfasst weiterhin ein Schutzrohr 44, in dessen oberen Nutabschnitt der umlaufende Ring 18 des Anschlussorgans 6 eingreift. Der umlaufende Ring 18 des Anschlussorgans 7 hilft dagegen den Zylinder 2 besser abzustützen. Auf diese Art und Weise dient der umlaufende Ring 18 einmal zum Abstützen des Zylinders 2 und zum anderen der verbesserten Abdichtung mit dem Schutzrohr 44. Ebenso hat die Ausnehmung 26 eine Doppelfunktionalität. Beim Anschlussorgan 6 dient sie zur Aufnahme und Fixierung der Kolbenstange 4. Am Anschlussorgan 7 vergrößert sie dagegen den Ausgleichsraum 8, wodurch die axiale Länge des Einrohr-Schwingungsdämpfers 42 verkürzt werden kann. Diese Doppelfunktionalitäten werden ebenso in den Einrohr-Schwingungsdämpfern 46 und 48 der 8 und 9 realisiert.
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Die Anschlussorgane 6 und 7 des Einrohr-Schwingungsdämpfers 42 sind dabei analog zum Anschlussorgan 6 gemäß 3 aufgebaut, weswegen alle Ausführungen betreffend 3 und auch entsprechende Abwandlungen gemäß den 4 und 5 beim Einrohr- Schwingungsdämpfer 42 vorgesehen werden können. Der Einrohr-Schwingungsdämpfer 46 umfasst dagegen die Anschlussorgane 6 und 7 wie in 2 gezeigt. Selbstverständlich können auch die zu 2 offenbarten Abwandlungen beim Einrohr-Schwingungsdämpfer 46 vorkommen. Ebenso selbstverständlich kann der Einrohr- Schwingungsdämpfer 46 mit einem Schutzrohr 44 versehen werden, insbesondere sind die Ausgestaltungen der Anschlussorgane 6 und 7 völlig unabhängig von der Ausgestaltung des Kolbens 3, der Kolbenstange 4, der Kolbenstangenführung 5 und allen weiteren Bauteilen im Inneren des Zylinders 2. Der Einrohr-Schwingungsdämpfer 48 unterscheidet sich vom Einrohr-Schwingungsdämpfer 42 dahingehend, dass der Hüllkörper 14 bis zur Kolbenstange 4 reicht, die dementsprechend zum Abstützen des Hüllkörpers 14 eine Nut aufweist. Beim Einrohr-Schwingungsdämpfer 42 ist die Kolbenstange dagegen mittels der Gewindebuchse 38 verschraubt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kolben-Zylinder-Aggregat
- 2
- Zylinder
- 3
- Kolben
- 4
- Kolbenstange
- 5
- Kolbenstangenführung
- 6
- Anschlussorgan
- 7
- Anschlussorgan
- 8
- Ausgleichsraum
- 10
- zylindrische Ausnehmung
- 12
- Tellerfeder
- 14
- Hüllkörper
- 16
- Befestigungsabschnitt
- 18
- umlaufender Ring
- 20
- Lagerabschnitt
- 22
- Lagerbuchse
- 24
- Gummigelenk
- 26
- zylindrische Ausnehmung
- 28
- Öffnung
- 30
- erste Stufe
- 32
- Boden
- 34
- zweite Stufe
- 36
- Gummischeibe
- 38
- Gewindebuchse
- 40
- Versteifungsrippe
- 42
- Einrohr-Schwingungsdämpfer
- 44
- Schutzrohr
- 46
- Einrohr-Schwingungsdämpfer
- 48
- Einrohr-Schwingungsdämpfer
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102009002891 A1 [0002, 0012, 0012, 0013, 0013]
