DE19806500C2 - Arretierbares Kolben-Zylinderaggregat - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein arretierbares Kolben-Zylinderaggregat entsprechend dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.

Bei Nutzfahrzeugen besteht häufiger die Forderung, daß eine bestimmte Niveaulage der Ladefläche eingenommen und gehalten wird. Als ein Anwendungsfall ist eine Laderampe zu nennen, über die Gabelstapler auf die Ladefläche des Nutzfahrzeu­ ges fahren müssen. Mit zunehmender Beladung sinkt die Federung und damit der Fahrzeugaufbau ein. Eine mögliche Abhilfe wäre darin zu sehen, daß man bei Nutz­ fahrzeugen mit Luftfederung auch während des Ladevorgangs den Motor zwecks Niveauregulierung laufen läßt. Aber selbst bei diesem Aufwand würde der Fahr­ zeugaufbau bei jeder Belastungsänderung kurz einsinken oder wanken, bis die vor­ gegebene Niveaulage wieder erreicht ist.

Einen weiteren Anwendungsfall stellen die Stützeinrichtungen bei Nutzfahrzeugen dar, die gegen Kippen eingesetzt werden. Fahrzeuge mit Kranaufbauten o. ä. verfügen in der Regel über Stellzylinder, die ausschließlich beim Ladevorgang ausgefah­ ren werden müssen. Um den auftretenden Belastungen standzuhalten, müssen die­ se Stellzylinder sehr stark dimensioniert sein, was die zulässige Nutzlast herabsetzt.

Aus der DE 34 13 815 A1 ist ein hydraulischer, sperrbarer Zweirohr- Schwingungsdämpfer bekannt, der über einen Druckanschluß einen Steuerkolben bewegt, der wiederum eine Hülse auf die Kolbenstange preßt. Eine wesentliche Schwierigkeit besteht darin, daß die Kolbenstange prinzipiell eine ölige Oberfläche aufweist, die nur einen sehr geringen Reibungsbeiwert aufweist. Des weiteren ist die Oberfläche als eine Dichtfläche zu betrachten, die mit der Kolbenstangendichtung zusammenwirken muß, um keine Leckagen aufkommen zu lassen. Die Oberflächen­ güte muß extrem hoch sein, um über einen langen Zeitraum die geforderte Dichtheit bewahren zu können. Flächenpressungen durch die Hülse wirken deshalb diesem Bestreben entgegen.

Ein sehr ähnliches Prinzip ist in dem deutschen Gebrauchsmuster DE 85 05 101 U1 verwirklicht, wobei bei diesem Aggregat für die Lösestellung der Arretiereinrichtung ständig Betriebsdruck bereitgestellt werden muß.

Die gattungsbildende DE 195 32 510 A1 beschreibt ein arretierbares Kolben- Zylinderaggregat, insbesondere Schwingungsdämpfer, zwischen einem Fahrzeug­ aufbau und einer Fahrzeugachse, umfassend eine Kolbenstange, die in einem Zylin­ der axial beweglich angeordnet ist, und eine Arretiervorrichtung, die eine willkürliche Arretierung der Relativbewegung zwischen der Kolbenstange und dem Zylinder er­ möglicht, wobei die Arretiervorrichtung aus einer ersten Arretiereinheit, die axial orts­ fest zur Kolbenstange und einer zweiten Arretiereinheit, die ortsfest zum Zylinder angeordnet ist, besteht.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung zu schaffen, die eine konstante Höhe eines Fahrzeugaufbaus bei Stillstand des Fahrzeugs garantiert und möglichst einfach im Aufbau ist.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 ge­ löst.

Ganz wesentlich ist, daß die Kolbenstange selbst nicht mehr auf ihrer Oberfläche belastet wird und damit auch keinem Verschleiß ausgesetzt ist. Die auftretende Be­ lastung wird von den Arretiereinheiten übernommen, wobei die Formschlußprofile ein Durchrutschen der Kolbenstange zuverlässig unterbinden. Geht man von einem viel­ fach verwendeten Zweirohr-Schwingungsdämpfer aus, so werden keine zusätzlichen Bauteile für die Arretiervorrichtung benötigt. Folglich kann der bisher vorhandene Bauraum für den Schwingungsdämpfer als ausreichend auch für das erfindungsge­ mäße Aggregat beurteilt werden.

Von dem Aktuator muß nur eine geringe Leistung aufgebracht werden, da die Last des Fahrzeugaufbaus für die Arretierbewegung keine Rolle spielt. Zur diesem Zweck weist die Kolbenstange ein Anschlußorgan zur Befestigung des Kolben- Zylinderaggregats zwischen dem Fahrzeugaufbau und der Fahrzeugachse auf, wo­ bei das Anschlußorgan eine Drehlagerstelle für das Schutzrohr besitzt.

Zur Reduzierung der Flächenpressung innerhalb der Formschlußprofile sind an den Arretiereinheiten mehrere Abschnitte des Formschlußprofils in Umfangsrichtung ausgeführt.

Zur Vermeidung größerer Umformgrade an den Arretiereinheiten ist das Form­ schlußprofil in Achsrichtung der Arretiereinheit wellenförmig ausgeführt. Ecken und Kanten, die häufig bei Belastung Spannungsspitzen unterworfen sind, entfallen völlig.

Damit keine einseitige Belastung innerhalb des Kolben-Zylinderaggregats auftritt, die einen Schiefstand der axial beweglichen Bauteile nach sich ziehen könnte, sind zwei Abschnitte des Formschlußprofils in einer Ebene gegenüberliegend ausgeführt, wo­ durch ausgehend von einem Rohrkörper für mindestens eine Arretiereinheit ein ova­ ler Querschnitt im Bereich der Vorsprünge im Formschlußprofil vorliegt. Der ovale Querschnitt wird ebenfalls im Hinblick auf geringe Umformgrade ausgewählt.

Als eine mögliche Ausführungsform wird als Aktuator ein Elektromotor mit einem an­ geflanschten Zahnrad eingesetzt, das in einen Zahnkranz eingreift.

Anhand der folgenden Figurenbeschreibung soll die Erfindung näher erläutert werden.

Es zeigt:

Fig. 1 u. 2 Kolben-Zylinderaggregat in max. Einfahr- und Ausfahrstellung

Fig. 3 Detaildarstellung des Kolben-Zylinderaggregat im Bereich des Ak­ tuators

Fig. 4 Draufsicht auf das Kolben-Zylinderaggregat im Bereich des Aktua­ tors

Fig. 1 zeigt beispielhaft ein Kolben-Zylinderaggregat 1 in der Bauform eines Zwei­ rohr-Schwingungsdämpfers. Selbstverständlich kann eine konkrete Ausgestaltung der Erfindung auch bei einem Einrohr-Schwingungsdämpfer oder einem Kolben- Zylinderaggregat ohne jede Dämpffunktion ausgeführt sein.

Das Kolben-Zylinderaggregat umfaßt einen Zylinder 3, in dem eine Kolbenstan­ ge 5 mit einem Kolben 7 axial beweglich angeordnet ist. Der Kolben 7 unterteilt den Zylinder in zwei Arbeitsräume 9; 11. Am unteren Ende des Arbeitsraumes 11 ist ein Bodenventil 13 angeordnet, das eine Verbindung zu einem Ausgleichs­ raum 15 ermöglicht. Das Bodenventil und der Kolben verfügen über Dämpfeinrichtungen, die in dieser Prinzipdarstellung aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht eingezeichnet sind.

Der Ausgleichsraum 15 wird von einem Überrohr 17, im weiteren Behälterrohr genannt, zusammen mit dem Zylinder gebildet. Das Behälterrohr steht ortsfest zum Zylinder 3. Zum Schutz der Kolbenstange 5 wird ein Schutzrohr 19 einge­ setzt, das axial ortsfest zur Kolbenstange angeordnet ist. Das gesamte Kolben- Zylinderaggregat 1 wird über ein kolbenstangenseitiges Anschlußorgan 21 und ein behälterrohrseitiges Anschlußorgan 23 zwischen einem Fahrzeugaufbau und einer Fahrzeugachse gehalten.

Das Schutzrohr 19 und das Behälterrohr 17 verfügen jeweils über ein Form­ schlußprofil 17a; 19a, das aus radialen Vorsprüngen und Rücksprüngen besteht, die mehrfach axial hintereinander angeordnet sind, so daß eine Wellenform ent­ steht. In der Fig. 2 sind die beiden Formschlußprofile 17a; 19a in der ausgefah­ renen Stellung des Kolben-Zylinderaggregates ebenfalls deutlich zu erkennen.

Die Fig. 3 und 4 sind zum besseren Verständnis gleichzeitig zu betrachten. Die Formschlußprofile 17a; 19a sind in Umfangsrichtung abschnittsweise ausge­ hend von einem gleichmäßigen Rohrkörper ausgeformt. In diesem konkreten Beispiel liegen zwei Formschlußprofile gegenüber, so daß ein ovaler Querschnitt im Bereich der Vor- und Rücksprünge entsteht. Die Formschlußprofile 17a; 19a bzw. die Träger 17; 19 der Formschlußprofile lassen sich relativ zueinander in Um­ fangsrichtung verdrehen und damit in Eingriff bringen. Dazu dient ein Aktuator in der Bauform eines Elektromotors 25, der ein Zahnrad 27 bzw. Zahnradwelle aufweist, die mit einem Zahnkranz 29 in Eingriff steht. Der Aktuator verfügt über eine Drehmomentabstützung 31, die zum Anschlußorgan 21 ausgerichtet ist. Ei­ ne Öffnung 33 in der Drehmomentabstützung nimmt einen nicht dargestellten Haltebolzen auf, der auch das Anschlußorgan 21 durchgreift.

Der Zahnkranz 29 ist fest mit dem Schutzrohr verbunden, so daß eine Drehbe­ wegung, die von dem Elektromotor ausgeht, in eine Drehbewegung des Schutzrohres 19 zur Kolbenstange 5 bzw. zum kolbenstangenseitigen Anschluß 21 um­ gesetzt. Die Kolbenstange 5 wird in Umfangsrichtung ortsfest zum Behäl­ terohr 17 gehalten, so daß die Drehbewegung des Schutzrohres auch eine Rela­ tivbewegung zum Behälterrohr darstellt. Für die Drehbewegung weist das An­ schlußorgan 21 der Kolbenstange 5 eine Drehlagerstelle 35 auf. Die Drehlager­ stelle besteht aus einer kreisringförmigen Gleitfläche 37, an der ein Haltering 39 des Schutzrohres anliegt. Zwischen dem Haltering und dem Anschlußorgang 21 ist ein Sicherungsring 41 eingespannt. Über die Drehbewegung werden das Schutzrohr 19 und das Behälterrohr 17 über deren Formschlußprofile 17a, 19a in Axialrichtung verspannt. Insgesamt ist dadurch das Kolben-Zylinderaggregat in seiner axialen Beweglichkeit arretiert.

Zum Lösen der Arretierung muß nur um 90° weiter gedreht werden. Dann sind die Formschlußprofile außer Eingriff. Bei einem Nutzfahrzeug, das sehr häufig über eine Luftfederungsanlage verfügt, wird man vor dem Lösen der Arretierung die Luftfederung der neuen Belastungssituation anpassen, also eine Druckerhö­ hung vornehmen, damit der Fahrzeugaufbau nicht einsinken kann und des weite­ ren die Flächenpressung innerhalb des Formschlußprofils im letzten Winkelbereich bei der Drehbewegung in Richtung Lösezustand nicht zu groß ist.

Claims (6)

1. Arretierbares Kolben-Zylinderaggregat, insbesondere Schwingungsdämpfer, zwischen einem Fahrzeugaufbau und einer Fahrzeugachse, umfassend eine Kolbenstange, die in einem Zylinder axial beweglich angeordnet ist, und eine Ar­ retiervorrichtung, die eine willkürliche Arretierung der Relativbewegung zwischen der Kolbenstange und dem Zylinder ermöglicht, wobei die Arretiervorrichtung aus einer ersten Arretiereinheit, die axial ortsfest zur Kolbenstange und einer zweiten Arretiereinheit, die ortsfest zum Zylinder angeordnet ist, besteht, dadurch gekennzeichnet, daß beide Arretiereinheiten (17; 19) in der arretierten Stellung des Kolben- Zylinderaggregates (1) einen Formschluß herstellen, indem beide Arretiereinhei­ ten (17; 19) ein Formschlußprofil (17a; 19a) in Umfangsrichtung aufweisen, das aus radialen Vorsprüngen besteht, die in entsprechende Rücksprünge eingreifen und ein steuerbarer Aktuator mindestens eine der beiden Arretiereinneiten (17; 19) eine Drehbewegung zur Arretierung ausführen läßt, wobei eine der Arre­ tiereinheiten (17; 19) von einem Schutzrohr (19) für die Kolbenstange (5) und die andere Arretiereinheit von einem zumindest abschnittsweise den Zylinder (3) einhüllenden Überrohr (17) gebildet wird.

2. Arretierbares Kolben-Zylinderaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenstange (5) ein Anschlußorgan zur Befestigung des Kolben- Zylinderaggregats (1) zwischen dem Fahrzeugaufbau und der Fahrzeugachse aufweist, wobei das Anschlußorgan eine Drehlagerstelle für das Schutzrohr (19) besitzt.

3. Arretierbares Kolben-Zylinderaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an den Arretiereinheiten (17; 19) in Umfangsrichtung mehrere Abschnitte des Formschlußprofils (17a; 19a) ausgeführt sind.

4. Arretierbares Kolben-Zylinderaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Formschlußprofil (17a; 19a) in Achsrichtung der Arretiereinheit (17; 19) wellenförmig ausgeführt ist.

5. Arretierbares Kolben-Zylinderaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Abschnitte des Formschlußprofils (17a; 19a) in einer Ebene gegenü­ berliegend ausgeführt sind, wodurch ausgehend von einem Rohrkörper für min­ destens eine Arretiereinheit (17; 19) ein ovaler Querschnitt im Bereich der Vor­ sprünge im Formschlußprofil vorliegt.

6. Arretierbares Kolben-Zylinderaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Aktuator ein Elektromotor (25) mit einem angeflanschten Zahnrad (27) eingesetzt wird, das in einen Zahnkranz (29) eingreift.