-
Die Erfindung betrifft eine Kolbenstange für einen Schwingungsdämpfer gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
-
Die Kolbenstange eines Schwingungsdämpfers muss durch geeignete Maßnahmen gegen Korrosion geschützt sein. Weit verbreitet ist eine Oberflächenbeschichtung mit Chrom. Bedingt durch den Verfahrensablauf entstehen jedoch unerwünschte Abfallstoffe.
-
Man hat für den Werkstoff Chrom schon Ersatzstoffe ausprobiert, jedoch konnte diese nicht alle Eigenschaften von Chrom erreichen. In der
DE 196 47 506 C2 wird eine Kolbenstange beschrieben, die einen hochbelastbaren, aber korrosionsfähigen Metallkern und eine äußere dünne Metallschicht aufweist, die z. B. von einem Edelstahlrohr gebildet wird. Das Edelstahlrohr erfüllt zuverlässig die wichtige Funktion der Korrosionsbeständigkeit und ist auch mechanisch dauerfest.
-
Ein mit der zweischaligen Bauweise der Kolbenstange verbundenes Problem besteht darin, dass die Grenzschicht zwischen dem Metallkern und dem äußeren Rohr abgedichtet sein muss, damit über diese Grenzschicht kein Dämpfmedium aus dem Schwingungsdämpfer gefördert werden kann. Dafür wird in der
DE 196 47 506 C2 eine Dichtung eingesetzt, die zwischen einer Sacklochöffnung im Kolben und einer äußeren Mantelfläche der Kolbenstange angeordnet ist.
-
Bei einem Kolben für einen Schwingungsdämpfer ist diese Bauform problematisch, weil der radiale Bauraum am Kolben sehr begrenzt ist.
-
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine gattungsbildende Kolbenstange derart weiterzuentwickeln, sodass keine Undichtigkeit an der Kolbenstange auftreten kann.
-
Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass zwischen dem Rohrkörper und dem Metallkern eine Dichtstelle ausgeführt ist.
-
Der Vorteil besteht darin, dass die Kolbenstange unabhängig von einem weiteren Bauteil, im genannten Stand der Technik ist es der Kolben, flüssigkeitsdicht ist, d. h. über die Grenzschicht zwischen dem Metallkern und dem äußeren Rohrkörper kann kein Arbeitsmedium übertreten.
-
Bei einer Ausführungsform wird die Dichtstelle von mindestens einer Ringdichtung gebildet. Eine Ringdichtung ist ein einfaches und kostengünstiges Bauteil.
-
Bevorzugt ist die Ringdichtung auf einer Mantelfläche des Metallkerns ausgeführt. Bei einer Ringdichtung auf der Mantelfläche lässt sich die Vorspannung auf die Dichtung relativ einfach einhalten und die Kolbenstange wird faktisch nicht geschwächt, da der schwächste Bereich einer Kolbenstange von einem Kolbenstangenzapfen für ein äußeres Anschlussorgan oder für einen Kolben gebildet wird.
-
Um die Kolbenstange ohne Lageorientierung im Fertigprodukt einsetzen zu können, ist jeweils eine Ringdichtung in den beiden Endbereichen der Kolbenstange angeordnet. Bei einer optimalen Ausführung des Rohrkörpers könnte man die Lage der Ringdichtung in der Kolbenstange mit einfacher Sichtkontrolle nicht eindeutig bestimmen. Bei einer doppelten Anordnung der Ringdichtung stellt sich das Problem nicht. Grundsätzlich ist es erstrebenswert die Ringdichtung möglichst nahe am kolbenseitigen Ende der Kolbenstange zu platzieren, damit bei einer Anwendung der Kolbenstange in einem Schwingungsdämpfer möglichst wenig Dämpfmedium in den zugänglichen Grenzschichtbereich der Kolbenstange gelangen kann.
-
Alternativ wird die Dichtstelle von einer radialen Formschlussverbindung des Rohrkörpers mit dem Metallkern gebildet. Durch den radialen Formschluss wird ein ggf. vorhandenes geringfügiges Spiel zwischen dem Metallkern und dem Rohrkörper verschlossen.
-
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung bildet die Formschlussverbindung eine Ringnut für einen Zuganschlagring. Sehr viele Schwingungsdämpfer verfügen über einen Zuganschlagring, der fest mit der Kolbenstange verbunden ist. Folglich muss für die Formschlussverbindung keine weitere Ringnut hergestellt werden, sodass die Dichtstelle praktisch ohne Mehraufwand zur Verfügung steht.
-
Gemäß einem weiteren vorteilhaften Unteranspruch erstreckt sich der Rohrkörper über mindestens eine Stirnfläche der Kolbenstange und deckt diese zumindest teilweise ab. Damit wird eine axiale Fixierung des Rohrkörpers auf dem Metallkern erreicht und der Übergang zwischen dem Rohrkörper und einem endseitigen Boden als Teil des Rohrkörpers bildet eine Dichtstelle im Sinne der Erfindung.
-
Es besteht die Möglichkeit, dass ein auf der Stirnfläche des Metallkerns aufliegender Ringbereich des Rohrkörpers eine Anlagefläche für ein Anbauteil darstellt. Ein Anbauteil kann z. B. von einem Kolben gebildet werden, über den in Verbindung z. B. mit einem Kolbenstangenzapfengewinde der Ringbereich auf die Stirnfläche exakt vorgespannt werden kann, um über diese Vorspannung eine Dichtwirkung zu erreichen.
-
Eine alternative Anordnung der Ringdichtung kann darin bestehen, dass sie axial an einer endseitigen Stirnfläche des Metallkerns angeordnet ist. Damit wäre überhaupt keine Schwächung des tragenden Querschnitts der Kolbenstange verbunden.
-
Anhand der folgenden Figurenbeschreibung soll die Erfindung näher erläutert werden.
-
Die einzige Figur zeigt einen im Aufbau an sich bekannten Schwingungsdämpfer 1 mit einem Zylinder 3, in dem eine Kolbenstange 5 axial beweglich geführt ist. Endseitig trägt die Kolbenstange 5 einen mit Dämpfventilen bestückten Kolben 7, der den Zylinder 3 in einen kolbenstangenseitigen und einen kolbenstangenfernen Arbeitsraum 9;11 unterteilt. Beide Arbeitsräume 9; 11 sind vollständig mit einem Dämpfmedium gefüllt.
-
Der kolbenstangenseitige Arbeitsraum 9 wird von einer Kolbenstangenführung 13 verschlossen. An einem außerhalb des Arbeitsraums 9 befindlichen Ende ist ein Anschlussorgan 15 beliebiger Bauart für ein zu bedämpfendes Bauteil angeschlossen, z. B. eine Ringlager oder ein Stiftgelenk.
-
Die Kolbenstange 5 trägt einen Zuganschlagring 17, der wiederum einen Dichtring 19 in Abhängigkeit der Bewegungsrichtung der Kolbenstange 5 abstützt. Der Zuganschlagring 17, der Dichtring 19 und eine im Zylinder 3 fixierte Hülse 21 bilden einen Zuganschlag 23. Die konkrete Ausführung des Zuganschlagrings 17 und/oder des Dichtrings 19 sind für die Erfindung untergeordnet.
-
In dieser Ausführungsform umfasst der Schwingungsdämpfer 1 ein äußeres Behälterrohr 25, das zusammen mit dem Zylinder 3 einen ringförmigen Ausgleichsraum 27 für das von der Kolbenstange 5 bei einer axialen Betriebsbewegung verdrängte Dämpfmedium aufnimmt. Grundsätzlich wäre die Erfindung jedoch auch bei einem Schwingungsdämpfer in Einrohrbauweise oder auch bei einem Schwingungsdämpfer mit einem verstellbaren Dämpfventil im Kolben oder innerhalb der Kolbenstange einsetzbar.
-
Die Kolbenstange 5 umfasst einen Metallkern 29, der so dimensioniert ist, dass die Belastungen auf die Kolbenstange 5 von dem Metallkern 29 aufgenommen werden kann. Der Metallkern 29 wird von einem Rohrkörper 31 aus einem korrosionsbeständigen Metall, z. B. Edelstahl eingehüllt. Der Rohrkörper 31 weist eine vergleichsweise dünne Wandstärke auf, um den Kostenaufwand für das rostfreie Material gering zu halten. Grundsätzlich ist der Metallkern 29 tendenziell nicht locker in dem Rohrkörper 31 verschiebbar, sondern der Rohrkörper 31 wird über ein Reduzierwalzverfahren auf den Metallkern 29 gepresst. Dabei können jedoch immer noch Kapillare offen sein, durch die Dämpfmedium transportiert wird.
-
Ein Kontaktbereich 33 zwischen dem Metallkern 29 und dem Rohrkörper 31 ist flüssigkeitsdicht abgedichtet. Es soll verhindert werden, dass Dämpfmedium in den Kontaktbereich 33 eindringt und somit das in den Arbeitsräumen 9; 11 benötigte Dämpfmedium nicht mehr zur Verfügung steht. Im schlimmsten Fall würde das Dämpfmedium über den Kontaktbereich bis zum Anschlussorgan 15 vordringen und dort in die Umwelt austreten.
-
Um diese potentielle Undichtigkeit im Kontaktbereich 33 ausschließen zu können, ist zwischen dem Rohrkörper und dem Metallkern eine Dichtstelle 35 ausgeführt. Dafür sind der Figur mehrere Ausführungsformen eingezeichnet, die einzeln oder in Kombination eingesetzt werden können.
-
Z. B. kann die Dichtstelle 35 von mindestens einer Ringdichtung 37 gebildet werden. Die Ringdichtung 37 kann z. B. auf einer äußeren Mantelfläche 39 des Metallkerns 29 ausgeführt sein.
-
Bevorzug ist jeweils eine Ringdichtung 37 an den beiden Endbereichen der Kolbenstange 5 angeordnet. Durch die endseitige Anordnung befindet sich jede der Ringdichtungen 37 in einem Arbeitsbereich, der nicht in Kontakt kommt mit der Kolbenstangenführung 13. Folglich kann der äußere Rohrkörper 31 im Bereich der Ringdichtung 37 sogar radial aufgeweitet sein, ohne dass dadurch zwangsläufig eine Klemmwirkung zwischen der Kolbenstange 5 und der Kolbenstangenführung 13 auftreten muss. Eine Ringnut 41 im Metallkern 29 zur Aufnahme der Ringdichtung 37 kann im Einzelfall entbehrlich sein. Bei einer symmetrischen Bauform der Kolbenstange 5 muss bei zwei endseitigen Ringdichtungen 37 nicht mehr die Position der Ringdichtung 37 beachtet werden, d. h. man kann die Kolbenstange 5in beliebiger axialer Ausrichtung mit dem Kolben 7 und dem Anschlussorgan 15 verbinden und im Schwingungsdämpfer 1 verbauen. Es kann dann in jedem Fall nur sehr wenig Dämpfmedium vom Arbeitsraum 9;11 bis zur Dichtstelle 35 im Kontaktbereich 33 eindringen.
-
Alternativ oder zusätzlich zu einer Ringdichtung 37 kann die Dichtstelle 35 von einer radialen Formschlussverbindung 43 des Rohrkörpers 31 mit dem Metallkern 29 gebildet werden. Auch dazu sind verschiedene Varianten möglich. So kann die Formschlussverbindung von einer Ringnut 45 für den Zuganschlagring 17 gebildet. Die Ringnut 45 ist bereits vorgesehen, so dass kein Mehraufwand für die Dichtstelle 35 besteht.
-
Dazu alternativ oder ergänzend kann sich der Rohrkörper 31 über mindestens eine Stirnfläche 47 des Metallkerns 29 erstrecken und diese mit einem abgewinkelten Ringbereich 49 zumindest teilweise abdecken. Ein Übergang 51 zwischen der Mantelfläche 39 des Metallkerns 29 und der Stirnfläche 47 wird beim Umformvorgang des Rohrkörpers 31 radial besonders hoch vorgespannt bzw. der Rohrkörper 31 liegt mit hoher Vorspannung an diesem Übergang 51 an, so dass der Übergang 51 auch eine radiale Formschlussverbindung bildet.
-
Der auf der Stirnfläche 47 des Metallkerns 29 aufliegende Ringbereich 49 des Rohrkörpers 31 stellt eine Anlagefläche für ein Anbauteil dar, in dem vorliegenden Fall wird das Anbauteil vom Kolben 7 gebildet. Der Kolben 7 wird axial von einer Kolbenmutter 53 auf die Stirnfläche 47 des Metallkerns 29 gespannt. Folglich wird auch der Ringbereich 49 des Rohrkörpers 31 mit einer Dichtwirkung auf die Stirnfläche 47 gespannt.
-
Diesen Aufbau kann man nutzen und die Ringdichtung 37 axial an der endseitigen Stirnfläche 47 des Metallkerns 29 anordnen. Über die Vorspannung des Kolbens 7 wird auch die Ringdichtung 37 im Hinblick auf eine sichere Dichtwirkung vorgespannt.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Schwingungsdämpfer
- 3
- Zylinder
- 5
- Kolbenstange
- 7
- Kolben
- 9
- kolbenstangenseitiger Arbeitsraum
- 11
- kolbenstangenferner Arbeitsraum
- 13
- Kolbenstangenführung
- 15
- Anschlussorgan
- 17
- Zuganschlagring
- 19
- Dichtring
- 21
- Hülse
- 23
- Zuganschlag
- 25
- Behälterrohr
- 27
- Ausgleichsraum
- 29
- Metallkern
- 31
- Rohrkörper
- 33
- Kontaktbereich
- 35
- Dichtstelle
- 37
- Ringdichtung
- 39
- Mantelfläche
- 41
- Ringnut
- 43
- Formschlussverbindung
- 45
- Ringnut
- 47
- Stirnfläche
- 49
- Ringbereich
- 51
- Übergang
- 53
- Kolbenmutter
-
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 19647506 C2 [0003, 0004]
