DE10334152A1

DE10334152A1 - Verstellelement mit einem Zylinder

Info

Publication number: DE10334152A1
Application number: DE2003134152
Authority: DE
Inventors: Frank Born; Rolf Mintgen; Paul Muders; Wilhelm Schwab; Andre Stein; Mario Schwab; Reiner Wendling
Original assignee: Stabilus GmbH
Current assignee: Stabilus GmbH
Priority date: 2003-07-26
Filing date: 2003-07-26
Publication date: 2005-02-24
Anticipated expiration: 2023-07-27
Also published as: DE10334152B4

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Verstellvorrichtung mit einem Zylinder 1, dessen Innenraum ein unter Druck stehendes Medium enthält. In dem Zylinder 1 ist ein Kolben 2 verschiebbar angeordnet. Der Kolben 2 weist eine Kolbenstange 7 auf, die an einem Ende des Zylinders 1 aus dem Zylinder 1 herausragt. Der Kolben 2 besitzt eine flanschartige Erweiterung 9. An der Kolbenstange 7 ist ein topfförmiges Verbindungsstück 10 angeordnet, welches mit seinem offenen Ende 14, 14' dem Kolbben 2 zugewandt ist und die flanschartige Erweiterung 9 aufnimmt, wobei das offene Ende 14, 14' des topfförmigen Verbindungsstücks 10 die flanschartige Erweiterung 9 umgreifend ausgebildet ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verstellelement mit einem Zylinder, dessen Innenraum ein unter Druck stehendes Medium enthält, mit einem in dem Zylinder verschiebbar angeordneten Kolben, der eine Kolbenstange aufweist und mit dieser verbunden ist, wobei die Kolbenstange an einem Ende des Zylinders aus dem Zylinder herausragt.
Bei derartigen Verstellelementen, die vorzugsweise Gasfedern sind, sind der Kolben und die Kolbenstange separate Bauteile, die miteinander zu einer Einheit gefügt werden. Gasfedern dieser Art können pneumatische Verstellelemente zur leichten Handhabung für die Kofferraumklappe bzw. die Motorhaube eines Kraftfahrzeugs sein, die einen Gewichtsausgleich der verstellten Teile bilden.

Ein Verstellelement der eingangs genannten Art ist aus der DE 42 26 180 A1 bekannt. Die Kolbenstange besitzt an ihrem, dem Kolben zugewandten Ende, einen hülsenförmigen Abschnitt, der in ein Sackloch des Kolbens eingebracht ist. Das Sackloch des Kolbens weist eine Ringnut auf. Durch Aufbringen einer in Richtung des Kolbens wirkenden Kraft auf die Kolbenstange wird der hülsenförmige Abschnitt derart verformt, daß sich im Bereich des hülsenförmigen Abschnitts ein Ringbund ausbildet, der mit der Ringnut des Kolbens zusammenwirkt. Über diese formschlüssige Verbindung ist der Kolben mit der Kolbenstange verbunden. Dabei ist es von Nachteil, daß die Verbindung mit dem Kolben einen hülsenartigen Abschnitt an der Kolbenstange erfordert, der zu einer Schwächung der Kolbenstange führt. Damit die Schwächung der Kolbenstange nicht zu groß ist, muß der hülsenartige Abschnitt eine Mindestwandstärke aufweisen, wodurch eine wesentlich größere Kraft zum Verformen dieses Abschnitts benötigt wird. Aufgrund der fehlenden Zwangsführung des hülsenartigen Abschnitts, der eine Verformung ausschließlich nach außen in die Ringnut zuläßt, ist diese Art der Befestigung der Kolbenstange am Kolben großen Toleranzen hinsichtlich der Länge der verbundenen Kolbenstangen-Kolben-Einheit unterworfen. Weiter können sich durch die Verformungen Spannungen in dem Bereich des hülsenartigen Abschnitts aufbauen, die zu einer Schiefstellung der Kolbenstange oder des Kolbens in Bezug auf die Symmetrieachse führen.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verstellelement der eingangs genannten Art zu schaffen, das die genannten Nachteile vermeidet, sowie mit wenigen einfachen Bauteilen aufgebaut ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Kolben an seinem einen Ende eine flanschartige Erweiterung besitzt, daß an der Kolbenstange ein topfförmiges Verbindungsstück angeordnet ist, welches mit seinem offenen Ende dem Kolben zugewandt ist und die flanschartige Erweiterung aufnimmt, und daß das offene Ende des topfförmigen Verbindungsstücks die flanschartige Erweiterung umgreifend ausgebildet ist.

Das Umgreifen der flanschartigen Erweiterung durch das offene Ende des topfförmigen Verbindungsstücks läßt sich besonders einfach durch Rollen oder Bördeln erreichen.

Durch die Anordnung des topfförmigen Verbindungsteils in Verbindung mit der flanschartigen Erweiterung des Kolbens wurde eine einfach aufgebaute und aus wenigen Bauteilen bestehende Verbindungsmöglichkeit geschaffen, die sich leicht und ohne großen Aufwand herstellen läßt.

Die Verbindung des topfförmigen Verbindungsstücks mit der Kolbenstange ist sowohl form-, kraft- als auch stoffschlüssig möglich.

Eine zuverlässige Verbindung wird erreicht, wenn das Verbindungsstück mit der Kolbenstange verschraubt ist. Die Schraubverbindung gestaltet sich besonders einfach, wenn das Verbindungsstück auf seiner der Kolbenstange zugewandten Seite seines Bodens einen Zapfen mit einem Innengewinde besitzt, in welches das mit einem an einem Ende der Kolbenstange ausgebildete Außengewinde eingeschraubt ist. Das Innengewinde des Verbindungsstücks kann beispielsweise in einem Zapfen ausgebildet sein, der am Boden des topfförmigen Verbindungsstücks angeordnet ist.

Es ist auch denkbar, am Boden des topfförmigen Verbindungsstücks einen Gewindebolzen vorzusehen, der in eine koaxiale Gewindebohrung am Ende der Kolbenstange eingeschraubt wird. Die Schraubverbindung als lösbare Verbindung gestattet zudem ein leichtes Auswechseln des topfförmigen Verbindungsstücks.

Eine Verbindung des topfförmigen Verbindungsstücks und der Kolbenstange mit einem geringeren konstruktiven Aufwand erhält man, wenn das Verbindungsstück an dem Ende der Kolbenstange mit einem Niet befestigt ist.

Zur Aufnahme des Nietkopfes besitzt die flanschartige Erweiterung eine koaxiale Bohrung. Diese Bohrung kann sich bis in den Bereich des Kolbens erstrecken.

Eine gegenüber einem Nietkopf vergrößerte Auflagefläche am Verbindungsstück wird mit . einer zwischen dem Nietkopf und dem topfförmigen Verbindungsstück angeordneten Scheibe erzielt.

Aufgrund des begrenzten Durchmessers der Kolbenstange ist die an der Kolbenstange zur Verfügung stehende Auflagefläche begrenzt. Eine darüber hinaus gehende Vergrößerung der Auflagefläche wird erreicht, wenn anstelle des Verbindungsstücks die Scheibe am Ende der Kolbenstange befestigt ist und das topfförmige Verbindungsstück auf der dem Ende der Kolbenstange zugewandten Seite der Scheibe anliegt. Das topfförmige Verbindungsstück besitzt dazu in seinem Boden eine Bohrung, die die Kolbenstange aufnimmt.

Zum Ausgleich von herstellungs- und montagebedingten Toleranzen der Kolbenstangen-Kolben-Einheit ist zwischen der Scheibe und dem topfförmigen Verbindungsstück ein O-Ring angeordnet, über dessen Deformation der Toleranzausgleich erfolgt. Wird die Bohrung im Boden des topfförmigen Verbindungsstücks größer als der Kolbenstangendurchmesser gewählt, lassen sich durch das geschaffene Spiel ebenfalls Toleranzen ausgleichen.

In bestimmten Gefahrensituationen kann es infolge einer Beschädigung des Verstellelements zu dessen Blockade, insbesondere zum Klemmen des Kolbens im Zylinder kommen. Um in diesen Fällen ein Öffnen des zu verstellenden Bauteils zu ermöglichen, ist im Bereich der Verbindung der flanschartigen Erweiterung mit dem Kolben eine als umlaufende Nut ausgebildete Einschnürung angeordnet. Beim Einwirken einer bestimmten Kraft kommt es in dieser als Sollbruchstelle ausgebildeten Nut zum Abtrennen der flanschartigen Erweiterung vom verbleibenden Kolben. Dadurch läßt sich die Kolbenstange auch bei blockiertem Kolben aus dem Zylinder herausbewegen, um so im Gefahrenfall beispielsweise eine Tür zu öffnen.

Die Nut kann sowohl an der äußeren Mantelfläche als auch in der koaxialen Bohrung des Bereichs zwischen flanschartiger Erweiterung und Kolben angeordnet sein.

Eine weitere Verbindungsmöglichkeit der Kolbenstange mit dem Kolben besteht darin, daß das topfförmige Verbindungsstück mit der Kolbenstange verschweißt ist.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher erläutert. Es zeigen
1: einen Ausschnitt einer Seitenansicht eines ersten Ausführungsbeispiels eines Verstellelementes im Schnitt
2: eine zweite Ausführungsform der Befestigung des Kolbens an der Kolbenstange eines Verstellelements nach 1 im Schnitt
3: eine dritte Ausführungsform der Befestigung des Kolbens an der Kolbenstange eines Verstellelements nach 1 im Schnitt
4: eine vierte Ausführungsform der Befestigung des Kolbens an der Kolbenstange eines Verstellelements nach 1 im Schnitt
5: eine fünfte Ausführungsform der Befestigung des Kolbens an der Kolbenstange eines Verstellelements nach 1 im Schnitt.
Das in 1 dargestellte Verstellelement besitzt einen rohrartigen Zylinder 1, in dem ein Kolben 2 verschiebbar angeordnet ist. In einer an der äußeren Mantelfläche des Kolbens 2 angeordneten Ringnut 3 befindet sich eine Dichtung 4, die den Zylinder 1 in zwei Druckräume 5, 6 unterteilt. Der Kolben 2 besitzt eine Kolbenstange 7, die aus dem Zylinder 1 nach außen ragt. Auf der der Kolbenstange 7 zugewandten Seite geht der Kolben 2 in einen Bereich 8 mit einem kleineren Durchmesser über, an den sich eine flanschartige Erweiterung 9 anschließt.
Ein topfförmiges Verbindungsstück 10 ist mit seinem Boden 11 an der Stirnseite 12 der Kolbenstange 7 mit einem Niet 13 befestigt. Zur Verbindung mit dem Kolben 2 ist die flanschartige Erweiterung 9 in das offene Ende 14' des topfförmigen Verbindungsstücks 10 eingesetzt. Eine koaxial im Kolben 2 angeordnete Bohrung 15 nimmt den Kopf des Niet 13 auf, so daß die flanschartige Erweiterung 9 am Boden 11 des topfförmigen Verbindungsstücks 10 zum Anschlag kommt. Das gestrichelte offene Ende 14' zeigt diesen Zustand.
Nach dem Einsetzen des Kolbens 2 in das topfförmige Verbindungsstück 10 wird das offene Ende 14 umgebördelt, so daß es die flanschartige Erweiterung 9 umgreift. Der Kolben 2 ist nunmehr fest mit der Kolbenstange 7 verbunden.
Im Bereich 8 ist eine als Nut 16 ausgebildete Stelle geringerer Wandstärke angeordnet. Die Nut 16 ist eine Sollbruchstelle, um in einem Gefahrenfall, der zu einem Klemmen des Kolbens 2 im Zylinder 1 führt, unter Aufbringung einer bestimmten Kraft, die flanschartige Erweiterung 9 vom Kolben 2 zu trennen. Dadurch kann die Kolbenstange 7 trotz festsitzendem Kolben 2 frei bewegt werden.
In einer zweiten Ausführung gemäß 2 ist eine Scheibe 17 an der Stirnseite 12 der Kolbenstange 7 mit einem Niet 13 befestigt. Das topfförmige Verbindungsstück 10 besitzt im Boden 11 eine Bohrung 18, mit der es über die Kolbenstange 7 gegen die Scheibe 17 geschoben wird. Über einen O-Ring 19 stützt sich das topfförmige Verbindungsstück 10 an der Scheibe 17 ab.
Zur Montage des Kolbens 2 wird dieser mit seiner flanschartigen Erweiterung 9 in das topfförmige Verbindungsstück 10 eingesetzt, bis die flanschartige Erweiterung 9 am Boden 11 zur Anlage kommt. Die Scheibe 17 und der O-Ring 19 werden von der Bohrung 15 aufgenommen. Die Bohrung 15 besitzt einen größeren Durchmesser als die Scheibe 17, so daß ein Spiel zwischen Scheibe 17 und Bohrung 15 vorhanden ist. Durch Umbördeln des offenen Endes 14 wird die Verbindung zwischen Kolben 2 und Kolbenstange 7 hergestellt.
Der O-Ring 19 besteht aus einem Material geringerer Festigkeit als die Scheibe 17 und das topfförmige Verbindungsstück 10. Dadurch lassen sich herstellungs- und montagebedingte Toleranzen aufgrund des Spiels zwischen der Scheibe 17 und der Bohrung 15 und durch Deformation des O-Rings 19 ausgleichen.
Eine dritte Ausführung einer Befestigung des Kolbens 2 an der Kolbenstange 7 zeigt 3. Das topfförmige Verbindungsstück 10 weist auf der dem Kolben 2 abgewandten Seite des Bodens 11 einen einteilig angeformten Zapfen 20 mit einem Innengewinde 21 auf. Durch Aufschrauben des topfförmigen Verbindungsstücks 10 auf das mit einem Außengewinde 22 versehene Ende der Kolbenstange 7 wird das topfförmige Verbindungsstück 10 an der Kolbenstange 7 befestigt.
Die Verbindung des Kolbens 2 mit der Kolbenstange 7 erfolgt wiederum durch Einsetzen der flanschartigen Erweiterung 9 in das topfförmige Verbindungsstück 10 und dem Umbördeln des offenen Endes 14.
Eine Abwandlung der Befestigung des topfförmigen Verbindungsstücks 10 an der Kolbenstange 7 aus 3 zeigt 4. Die Kolbenstange 7 weist an ihrem, dem Kolben 2 zugewandten Ende, eine Gewindebohrung 23 auf. In die Gewindebohrung 23 ist ein Gewindebolzen 24 eingeschraubt. Der Gewindebolzen 24 ist am Boden 11 des topfförmigen Verbindungsstücks 10 angeordnet.
Eine fünfte Möglichkeit zur Verbindung des topfförmigen Verbindungsstücks 10 mit der Kolbenstange ist in 5 dargestellt. Dabei ist die Kolbenstange 7 mit ihrem dem Kolben 2 zugewandten Ende an dem Verbindungsstück 10 angeschweißt.

1: Zylinder
2: Kolben
3: Ringnut
4: Dichtung
5, 6: Druckraum
7: Kolbenstange
8: Bereich
9: flanschartige Erweiterung
10: Verbindungsstück
11: Boden
12: Stirnseite
13: Niet
14, 14': offenes Ende
15: Bohrung
16: Nut
17: Scheibe
18: Bohrung
19: O-Ring
20: Zapfen
21: Innengewinde
22: Außengewinde
23: Gewindebohrung
24: Gewindebolzen

Claims

Verstellvorrichtung mit einem Zylinder, dessen Innenraum ein unter Druck stehendes Medium enthält, mit einem in dem Zylinder verschiebbar angeordneten Kolben, der an einer Kolbenstange angeordnet ist, die an einem Ende des Zylinders aus dem Zylinder herausragt, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (2) an seinem einen Ende eine flanschartige Erweiterung (9) besitzt, daß an der Kolbenstange (7) ein topfförmiges Verbindungsstück (10) angeordnet ist, welches mit seinem offenen Ende (14, 14') dem Kolben (2) zugewandt ist und die flanschartige Erweiterung (9) aufnimmt, und daß das offene Ende (14, 14') des topfförmigen Verbindungsstücks (10) die flanschartige Erweiterung (9) umgreifend ausgebildet ist.
Verstellvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das topfförmige Verbindungsstück (10) mit einem Niet (13) an der Kolbenstange (7) befestigt ist.
Verstellvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das topfförmige Verbindungsstück (10) in seinem Boden (11) eine Bohrung (18) besitzt, durch die ein Ende der Kolbenstange (7) hindurchragt, an dem eine Scheibe (17) angeordnet ist, die an dem Boden (11) des topfförmigen Verbindungsstücks (10) axial abgestützt ist.
Verstellvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe (17) an der Kolbenstange (7) mit einem Niet (13) befestigt ist.
Verstellvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem topfförmigen Verbindungsstück (10) und der Scheibe (17) ein O-Ring (19) angeordnet ist.
Verstellvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (2) eine koaxiale Bohrung (15) aufweist, die sich zumindest über den Bereich der flanschartigen Erweiterung (9) erstreckt und deren Durchmesser größer als der Durchmesser des Niets (13) ist.
Verstellvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich (8) des Übergangs der flanschartigen Erweiterung (9) zu dem Kolben (2) eine radiale Einschnürung ausgebildet ist.
Verstellvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die radiale Einschnürung (16) eine radial umlaufende Nut (16) ist.
Verstellvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das topfförmige Verbindungsstück (10) mit der Kolbenstange (7) verschraubt ist.
Verstellvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das topfförmige Verbindungsstück (10) an seiner, der Kolbenstange (7) zugewandten Seite seines Bodens (11), einen Zapfen (20) mit einem Innengewinde (21) aufweist, in welches das mit einem Außengewinde (22) versehene Ende der Kolbenstange (7) eingeschraubt ist.
Verstellvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das topfförmige Verbindungsstück (10) an seinem der Kolbenstange (7) zugewandten Seite seines Bodens (11), einen koaxial hervorstehenden Gewindebolzen (24) aufweist, der in eine koaxiale Gewindebohrung (23) am Ende der Kolbenstange (7) eingeschraubt ist.
Verstelleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das topfförmige Verbindungsstück (10) mit der Kolbenstange (7) verschweißt ist.