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Die Erfindung betrifft eine Kolbenstange für einen Schwingungsdämpfer eines Kraftfahrzeugs, umfassend einen Grundkörper und wenigstens einen Kolbenteller.
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Schwingungsdämpfer für Kraftfahrzeuge und Kolbenstangen für derartige Schwingungsdämpfer sind grundsätzlich aus dem Stand der Technik bekannt. Schwingungsdämpfer sind üblicherweise dafür vorgesehen, auf das Kraftfahrzeug wirkende Beschleunigungen, die durch Unebenheiten in einem Fahrbahnuntergrund erzeugt werden, zu reduzieren bzw. entsprechende Schwingungen einer Karosserie zu dämpfen. Dabei erfüllen Schwingungsdämpfer zum einen eine Komfortaufgabe, da auftretende Schwingungen gedämpft werden, und entsprechend Beschleunigungen nicht ungedämpft auf die Karosserie und somit den Innenraum des Kraftfahrzeugs weitergegeben werden. Ferner wird eine Sicherheitsaufgabe erfüllt, da der Kontakt der Fahrzeugräder mit dem Fahrbahnuntergrund verbessert wird.
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Derartige Schwingungsdämpfer weisen, wie zuvor beschrieben, Kolbenstangen auf, die unter anderem einen Grundkörper und einen Kolbenteller aufweisen. Der Grundkörper kann beispielsweise ein Rohr oder ein Stab sein, beispielsweise ein Stahlrohr oder ein Rundstahl, an dem sich der wenigstens eine Kolbenteller anschließt bzw. radial von diesem Grundkörper abragt. Üblicherweise wird die Kolbenstange, also der Grundkörper und der Kolbenteller, aus einem Stück hergestellt, beispielsweise durch spanende Bearbeitung. Dies ist aufgrund der Geometrie der Kolbenstange mit einem hohen Bearbeitungsaufwand verbunden. Ferner weisen derartige Kolbenstange durch Herstellen der gesamten Kolbenstange aus einem Metall, beispielsweise Stahl, ein vergleichsweise hohes Gewicht auf.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine demgegenüber verbesserte Kolbenstange für einen Schwingungsdämpfer anzugeben, bei der insbesondere der Herstellungsaufwand und das Gewicht der Kolbenstange reduziert sind.
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Wie zuvor beschrieben, betrifft die Erfindung eine Kolbenstange für einen Schwingungsdämpfer eines Kraftfahrzeugs, die einen Grundkörper und wenigstens einen Kolbenteller aufweist. Der Kolbenteller ist dabei an dem Grundkörper angeordnet und ragt beispielsweise radial in Bezug auf eine Längsachse des Grundkörpers von dem Grundkörper ab. Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass der Grundkörper und der wenigstens eine Kolbenteller zumindest abschnittsweise aus unterschiedlichen Materialien hergestellt sind. Die Kolbenstange kann somit als Hybridbauteil bzw. „Hybrid-Kolbenstange“ bezeichnet werden.
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Anstatt die Kolbenstange aus einem Stück zu fertigen ist es somit möglich, zwei unterschiedliche Materialien für den Grundkörper und den Kolbenteller zu verwenden, beispielsweise die Kolbenstange in zwei oder mehr aufeinanderfolgenden Herstellungsschritten zu fertigen, wobei der wenigstens eine Kolbenteller an dem Grundkörper der Kolbenstange angebracht bzw. an diesem ausgebildet wird. Somit ist es nicht erforderlich, die gesamte Kolbenstange durch eine spanende Bearbeitung herzustellen. Durch die Verwendung unterschiedlicher Materialien für die Kolbenstange und den Grundkörper können außerdem Gewichtsvorteile erzielt werden. Insbesondere ist es möglich, zwei benachbarte Kolbenteller, die in Axialrichtung benachbart sind, auf diese Weise zu fertigen, wobei die beiden Kolbenteller beispielsweise als Anschlagsfläche bzw. als Aufnahme, insbesondere der Bereich zwischen den beiden Kolbenteller als Aufnahme für ein Dichtungselement, ausgebildet sein können. Der Begriff „Axialrichtung“ bezeichnet dabei die von dem Grundkörper der Kolbenstange festgelegte Längsachse.
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Wie zuvor beschrieben, sind der wenigstens eine Kolbenteller und der Grundkörper der Kolbenstange aus zwei verschiedenen Materialien hergestellt. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass der Kolbenteller zumindest abschnittsweise aus Kunststoff und der Grundkörper aus einem Metall, insbesondere Stahl, hergestellt ist. Dadurch ist es möglich, die Kolbenstange in einer „Hybrid-Bauweise“ herzustellen, indem ein Grundkörper aus einem Metall, beispielsweise Stahl, bereitgestellt wird, an den der zumindest abschnittsweise aus Kunststoff bestehende bzw. einen aus Kunststoff hergestellten Abschnitt aufweisende Kolbenteller an dem metallischen Grundkörper angebracht wird.
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Zur Anordnung des Kolbentellers an dem Grundkörper kann insbesondere vorgesehen sein, dass der Grundkörper wenigstens ein Verbindungselement, insbesondere ein Formschlusselement und/oder Kraftschlusselement, aufweist und/oder mit wenigstens einem Verbindungselement verbunden ist, wobei der wenigstens eine Kolbenteller mittels des Verbindungselements mit dem Grundkörper verbunden ist. Mit anderen Worten wird zur Verbesserung der Anordnung bzw. der Verbindung zwischen dem Grundkörper und dem wenigstens einen Kolbenteller ein Verbindungselement bereitgestellt, durch das eine formschlüssige und/oder kraftschlüssige Verbindung zwischen dem wenigstens einen Kolbenteller und dem Grundkörper der Kolbenstange hergestellt bzw. weiter verbessert werden kann. Mit anderen Worten kann somit eine auf den Kolbenteller wirkende Kraft über das Verbindungselement oder zusätzlich über das Verbindungselement in den Grundkörper der Kolbenstange eingeleitet werden. Der Kolbenteller wird somit durch das Verbindungselement an dem Grundkörper abgestützt.
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Das Verbindungselement kann folglich insbesondere dazu ausgebildet sein, eine auf den Kolbenteller wirkende Kraft, insbesondere eine Axialkraft, aufzunehmen und in den Grundkörper einzuleiten. Da der wenigstens eine Kolbenteller und der Grundkörper aus unterschiedlichen Materialien hergestellt sind, kann mittels des Verbindungselements durch die formschlüssige und/oder kraftschlüssige Verbindung eine Verbesserung der Übertragung der auf den Kolbenteller wirkenden Kräfte in den Grundkörper bewirkt werden. Somit kann sichergestellt werden, dass die von üblicherweise materialeinheitlich bzw. einstückig hergestellten Kolbenstangen aufgenommenen Kräfte auch von der in Hybridbauweise hergestellten Kolbenstange aufgenommen werden können.
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Das wenigstens eine Verbindungselement kann unter anderem als eine Veränderung des Umfangs des Grundkörpers ausgebildet sein, insbesondere als Eintiefung oder Ausnehmung oder Auskragung. Der Durchmesser und/oder die Geometrie des Grundkörpers können somit zur Ausbildung des Verbindungselements verändert werden. Zum Beispiel kann der Durchmesser vergrößert oder verkleinert werden. Das Verbindungselement ist unter anderem als Reduzierung des Durchmessers ausgebildet, beispielsweise als Eintiefung, insbesondere als Nut oder als Ausnehmung, oder als Vergrößerung des Durchmessers, zum Beispiel als Auskragung, beispielsweise ein aufgepresster Ring.
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Selbstverständlich können mehrere Verbindungselemente vorgesehen sein, insbesondere kann der Grundkörper mehrere Nuten und/oder Erhebungen aufweisen, an denen der wenigstens eine Kolbenteller angeordnet ist. Bei Hybridkolbenstangen, bei denen der Grundkörper aus Stahl bzw. einem anderem Metall hergestellt ist und der Kolbenteller aus einem Kunststoff hergestellt ist, ist es möglich, durch Umspritzen des Grundkörpers, der das Verbindungselement aufweist bzw. an dem das Verbindungselement angeordnet wird, ein Eindringen des Materials des Kolbentellers in das Verbindungselement bzw. das Umgeben wenigstens einen Verbindungselements, das an dem Grundkörper bereitgestellt wird, zu erreichen. Beispielsweise kann das Material, aus dem der Kolbenteller hergestellt ist, in die Nuten eindringen und somit eine formschlüssige und kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Kolbenteller und dem Grundkörper ausbilden.
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Die Kolbenstange kann insbesondere zwei Kolbenteller aufweisen, wobei jeweils ein Verbindungselement, insbesondere eine Eintiefung an einer dem jeweiligen Kolbenteller zugeordneten Axialposition des Grundkörpers vorgesehen ist. Die beiden Kolbenteller können zwischen den beiden Kolbentellern eine Dichtaufnahme ausbilden, in der beispielsweise ein Dichtelement aufgenommen werden kann. Die beiden Kolbenteller stellen sonach in Axialrichtung der Kolbenstange beabstandete Verbreiterungen des Durchmessers des Grundkörpers dar. Dabei sind entsprechende Verbindungselemente an bzw. in dem Grundkörper vorgesehen, die letztlich die Axialposition der Kolbenteller festlegen. Zum Beispiel können an den Axialpositionen an denen sich die Kolbenteller in radialer Richtung von dem Grundkörper weg erstrecken, entsprechende Eintiefungen vorgesehen sein, in die das Material der Kolbenteller eingreift.
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Die Kolbenstange kann ferner wenigstens drei Verbindungselemente aufweisen, insbesondere drei in Axialrichtung beabstandete Eintiefungen oder wenigstens zwei Eintiefungen und eine Auskragung, insbesondere einen aufgepressten Ring. Letztlich ist eine beliebige Kombination aus Erhebungen und Eintiefungen in bzw. an dem Grundkörper der Kolbenstange möglich. Zum Beispiel kann ein im Querschnitt betrachtet U-förmiger Ring auf den Grundkörper aufgepresst oder beliebig anderweitig an diesem angeordnet werden, der anschließend von dem Material des wenigstens einen Kolbentellers umgeben wird. Die beiden U-förmig in radialer Richtung von dem Grundkörper abragenden Stege bzw. Scheiben können anschließend von dem Material des Kolbentellers bzw. der sich ausbildenden Kolbenteller umgeben werden, beispielsweise umspritzt werden.
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In Axialrichtung benachbart zu dem an dem Grundkörper angeordneten Ring bzw. einer anderweitigen beliebigen Auskragung, können Eintiefungen vorgesehen sein, sodass der angeordnete Ring bzw. die angeordnete Auskragung von dem Material des Kolbentellers umgeben wird und zusätzlich das Material des Kolbentellers in die Eintiefung eindringen kann, um eine kraftschlüssige und formschlüssige Verbindung herzustellen, sodass der Kolbenteller möglichst stabil an dem Grundkörper der Kolbenstange angeordnet ist. Dabei kann das an dem Grundkörper angeordnete Verbindungselement, beispielsweise der zuvor beschriebene U-förmige Ring, aufgrund der U-Form selbst eine Eintiefung ausbilden, die zwischen zwei Auskragungen angeordnet ist. Somit kann eine Formgebung der beiden Kolbenteller erreicht werden, sodass die beiden Kolbenteller in radialer Richtung von dem Grundkörper abragen und zwischen den beiden Kolbentellern eine Dichtaufnahme ausgebildet ist, in der beispielsweise ein Dichtelement aufgenommen werden kann.
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Wie zuvor beschrieben, ist eine beliebige Kombination von an dem Grundkörper angeordneten Verbindungselementen, beispielsweise abragende Erhebungen, aufgepresste Ringe und dergleichen, und in den Grundkörper eingebrachte Verbindungselementen, beispielsweise Einstiche, Eintiefungen, Nuten und dergleichen, möglich. Die an dem Grundkörper angeordneten Verbindungselemente können aus einem beliebigen Material gefertigt werden. Insbesondere können Metalle, zum Beispiel Stahl, verwendet werden, um auf dem Grundkörper aufgepresste Ringe auszubilden.
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Wie zuvor beschrieben, ist die Kolbenstange, insbesondere der Grundkörper der Kolbenstange bevorzugt aus einem Metall, beispielsweise Stahl, hergestellt, wobei der Kolbenteller durch ein unterschiedliches Material hergestellt ist, beispielsweise aus Kunststoff. Dabei kann insbesondere vorgesehen sein, dass der wenigstens eine Kolbenteller durch Umspritzen des Verbindungselements mit Kunststoff ausgebildet ist. Dadurch kann eine sowohl formschlüssige als auch kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Verbindungselement, dem Grundkörper und dem Kolbenteller erreicht werden. Insbesondere kann der Kolbenteller durch das Verbindungselement und das Umspritzen des Verbindungselements mit Kunststoff ausgebildet werden. Das Verbindungselement kann dabei beliebig an dem Grundkörper angeordnet werden, beispielsweise kraftschlüssig durch Aufpressen oder wiederum formschlüssig durch Eingehen einer Verbindung mit einer Nut in dem Grundkörper oder dergleichen.
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Die Kolbenstange, insbesondere der wenigstens eine Kolbenteller der Kolbenstange, kann ferner plasmabeschichtet sein. Die Plasmabeschichtung kann zur Abdichtung des Bereichs um den Kolbenteller herum beitragen. Ferner kann durch die Plasmabeschichtung ein Korrosionsschutz der Verbindung zwischen dem Grundkörper, dem wenigstens einen Verbindungselement und dem wenigstens einen Kolbenteller beitragen.
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Daneben betrifft die Erfindung einen Schwingungsdämpfer ein Kraftfahrzeug, umfassend eine zuvor beschriebene Kolbenstange. Selbstverständlich sind sämtliche Vorteile, Einzelheiten und Merkmale, die in Bezug auf die Kolbenstange beschrieben wurden, vollständig auf den Schwingungsdämpfer übertragbar. Der Schwingungsdämpfer kann beispielsweise in einem Kraftfahrzeug angeordnet sein bzw. kann ein entsprechendes Kraftfahrzeug einen solchen Schwingungsdämpfer mit einer zuvor beschriebenen Kolbenstange aufweisen.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Fig. näher erläutert. Die Fig. sind schematische Darstellungen und zeigen:
- 1 eine Kolbenstange;
- 2 einen Ausschnitt einer Kolbenstange nach 1 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel; und
- 3 einen Ausschnitt einer Kolbenstange nach 1 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel.
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1 zeigt eine Kolbenstange 1 für einen Schwingungsdämpfer eines Kraftfahrzeugs, der nicht näher dargestellt ist. Die Kolbenstange 1 umfasst einen Grundkörper 2 und zwei Kolbenteller 3, 4 die an dem Grundkörper 2 der Kolbenstange 1 angeordnet sind. Zwischen den beiden Kolbentellern 3, 4 ist eine Dichtaufnahme 5 ausgebildet, in der ein Dichtungselement aufgenommen werden kann. In diesem Ausführungsbeispiel sind der Grundkörper 2 und die Kolbenteller 3, 4 aus unterschiedlichen Materialien hergestellt. Dies wird beispielhaft mit Bezug auf die 2, 3 erläutert.
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2 zeigt eine Kolbenstange 1, wie sie beispielsweise in 1 abgebildet ist. Die Kolbenstange 1 weist den Grundkörper 2 auf, beispielsweise ein Rohr oder einen Stab. Der Grundkörper 2 ist in diesem Ausführungsbeispiel aus Metall, insbesondere Stahl, hergestellt. Die beiden Kolbenteller 3, 4 sind in diesem Ausführungsbeispiel einstückig aus einem Kunststoff hergestellt, wobei die Kolbenteller 3, 4 durch Umspritzen des Grundkörpers 2 an dem Grundkörper 2 angeordnet werden.
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Die Kolbenstange 1 weist dabei Verbindungselemente 6, 7, 8 auf, die als Nuten bzw. Einstiche, in dem Grundkörper 2 ausgebildet sind. Mit anderen Worten, stellen die Verbindungselemente 6 - 8 Veränderungen im Durchmesser des Grundkörpers 2 dar. Die Verbindungselemente 6 - 8 können beispielsweise durch eine spanende Bearbeitung des Grundkörpers 2 hergestellt werden. Durch Umspritzen des Bereichs des Grundkörpers 2, in dem die Verbindungselemente 6 - 8 angeordnet sind, kann eine formschlüssige und kraftschlüssige Verbindung der Kolbenteller 3, 4 erreicht werden, da das Material, aus dem die Kolbenteller 3, 4 hergestellt werden, beispielsweise Kunststoff, in die Verbindungselemente 6 - 8 eindringen und somit die formschlüssige und kraftschlüssige Verbindung herstellen kann.
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Ferner kann 2 entnommen werden, dass der Umspritzvorgang, bei dem die Kolbenteller 3, 4 an dem Grundkörper 2 angeordnet werden, derart ausgeführt sein kann, dass die Dichtaufnahme 5 zwischen den beiden Kolbenteller 3, 4 hergestellt wird.
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3 zeigt eine Kolbenstange 1 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel, wobei die Kolbenstange 1 wiederum einen Grundkörper 2, beispielsweise ein Stahlrohr oder einen Rundstahl, aufweist. An dem Grundkörper 2 der Kolbenstange 1 sind wiederum Kolbenteller 3, 4 ausgebildet, die in Axialrichtung eine Dichtaufnahme 5 einschließen bzw. begrenzen. In diesem Ausführungsbeispiel weist der Grundkörper 2 neben zwei Verbindungselementen 6, 8, die als Nuten in dem Grundkörper 2 ausgeführt sind, ein weiteres Verbindungselement 9 auf, das eine Auskragung an dem Grundkörper 2 darstellt, letztlich den Durchmesser des Grundkörpers 2 in diesem Bereich erhöht. Das Verbindungselement 9 weist im Querschnitt betrachtet eine nach außen geöffnete U-Form auf, bei der die Schenkel der U-Form in radialer Richtung von dem Grundkörper 2, insbesondere in Bezug zu einer Längsachse 10 (1), abragen.
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Das Verbindungselement 9 kann beispielsweise als Stahlring ausgeführt und auf den Grundkörper 2 in dem Bereich zwischen den Nuten 6, 8 aufgepresst werden. Anschließend kann der Bereich zwischen den und/oder um die Nuten bzw. Verbindungselemente 6, 8 mit Kunststoff umspritzt werden, sodass sich die beiden Kolbenteller 3, 4 und die zwischen den beiden Kolbentellern 3, 4 angeordnete Dichtaufnahme 5 ausbildet. Ersichtlich kann das Material, insbesondere das Kunststoffmaterial, das beim Umspritzen des Bereichs zur Ausbildung der Kolbenteller 3, 4 auf den Grundkörper 2 bzw. das Verbindungselement 9 aufgebracht wird, in die Verbindungselemente 6, 8 eindringen und das Verbindungselement 9, das auf den Grundkörper 2 aufgepresst ist, umgeben. Dadurch wird eine stabile formschlüssige und kraftschlüssige Verbindung der beiden Kolbenteller 3, 4 an dem Grundkörper 2 erreicht.
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Selbstverständlich ist eine beliebige Kombination der einzelnen Verbindungselemente 6 - 9 möglich bzw. kann eine beliebige Vielzahl an Verbindungselementen 6 - 9 in beliebiger Kombination verwendet werden, um die Kolbenteller 3, 4 auszubilden bzw. formschlüssig und kraftschlüssig mit dem Grundkörper 2 zu verbinden. Die Kolbenstange 1 kann zumindest abschnittsweise plasmabeschichtet werden, um eine Abdichtung und einen Korrosionsschutz des Bereichs um die Kolbenteller 3, 4 zu gewährleisten. Insbesondere kann ein Bereich der Kolbenteller 3, 4 plasmabeschichtet werden um diesen Effekt zu erreichen. Durch die vorgeschlagene Ausbildung der Kolbenstange 1 als „Hybrid-Bauteil“ kann gegenüber herkömmlichen Kolbenstangen das Gewicht reduziert werden, da das „Hybrid-Bauteil“ ein gegenüber einer einteilig aus Metall gefertigten Kolbenstange weniger Masse besitzt. Ferner kann der sonst aufwändige Herstellungsprozess, beispielsweise durch Zerspanen, vereinfacht und beschleunigt werden.
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Die in den einzelnen Fig. gezeigten Ausführungsformen sind selbstverständlich beliebig miteinander kombinierbar. Insbesondere sind Merkmale und Einzelheiten untereinander austauschbar bzw. aufeinander übertragbar. Die Kolbenstangen 1, die in den 1 bis 3 gezeigt sind, können in einem Schwingungsdämpfer für ein Kraftfahrzeug verwendet werden. Insbesondere können diese Bestandteil eines Kraftfahrzeugs sein bzw. kann ein Kraftfahrzeug derartige Schwingungsdämpfer mit solchen Kolbenstangen 1 aufweisen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kolbenstange
- 2
- Grundkörper
- 3, 4
- Kolbenteller
- 5
- Dichtaufnahme
- 6-9
- Verbindungselement
