DE19848798C1

DE19848798C1 - Kolben-Zylinder-Aggregat

Info

Publication number: DE19848798C1
Application number: DE19848798A
Authority: DE
Inventors: Hubert Beck; Matthias Molitor
Original assignee: Mannesmann Sachs AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1998-10-23
Filing date: 1998-10-23
Publication date: 2000-06-21
Anticipated expiration: 2018-10-24
Also published as: US6223649B1

Abstract

Kolben-Zylinder-Aggregat, bestehend aus einem Arbeitszylinder, einem an einer Kolbenstange befestigten, im Arbeitszylinder axial verschiebbar angeordneten Kolben, Befestigungselemente von denen mindestens eines in einer mit Gewinde versehenen Bohrung der Kolbenstange eingeschraubt ist, wobei die Bohrung der Kolbenstange ausgehend vom Durchmesser des Gewindes sich nach außen erweitert und daß das Befestigungselement einen entsprechenden, sich von außen bis zum Gewinde verkleinernden Ansatz aufweist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Kolben-Zylinder-Aggregat bestehend aus einem Arbeitszylinder, einem an einer Kolbenstange befestigten, im Arbeitszy linder axial verschiebbar angeordneten Kolben, Befestigungselemente von de nen mindestens eines in einer mit Gewinde versehenen Bohrung der Kolben stange eingeschraubt ist.

Es sind bereits Kolben-Zylinder-Aggregate bekannt, z. B. selbstpumpende hy dropneumatische Federbeine mit innerer Niveauregulierung (DE 33 16 069 A1), bei denen eine rohrförmige Kolbenstange an ihrem äußeren Ende durch einen Einschraubbolzen verschlossen ist. Der Einschraubbolzen hat einen Absatz, der über das Drehmoment der Verschraubung auf die Stirnseite der Kolbenstange gepreßt wird. Diese Art eines Kolbenstangenverschlusses bietet den Vorteil des Einschraubens unterschiedlicher Einschraubbolzen bei gleichbleibender Kol benstange. Diese Verbindung ist hauptsächlich für die Kraftübertragung in Axialrichtung aufgelegt, also für Elemente in Achsdämpfer-Bauweise (Stoßdämpfer).

Nachteilig ist bei diesen Ausführungsformen, daß bei Anwendung dieser Kol ben-Zylinder-Aggregate bei Federbeinen durch Radführungskräfte Biegebean spruchungen aufgenommen werden müssen. Die Biegesteifigkeit eines derarti gen Federbeines ist abhängig von der über das Drehmoment erzeugten An preßkraft auf der Stirnseite der Kolbenstange. Versuche im Prüffeld haben er geben, daß sich aufgrund der rechtwinkelig zur Mittelachse stehenden Anpreß fläche die Gewindeverbindung entweder lockert bzw. letztlich ein Abriß an die ser Stelle quer durch den Einschraubbolzen erfolgt.

Desweiteren sind Kolben-Zylinder-Aggregate (z. B. US-PS 3.611.881) bekannt, bei denen ein Befestigungselement mit Gewinde in der Kolbenstange fixiert ist. Die konischen Flächen sind mit gleichen Winkeln versehen, so daß nur eine geringe Flächenpressung erzielt werden kann.

Aufgabe der Erfindung ist es, Befestigungselemente an einer Kolbenstange eines Kolben-Zylinder-Aggregates derart anzubringen, daß nicht nur axiale Kräfte von der Verbindung übertragen werden können, sondern daß auch dy namische Biegebeanspruchungen mit ausreichender Sicherheit aufgenommen werden können und durch eine hohe Flächenpressung ein fester Verbund gewährleistet ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Bohrung der Kolbenstange ausgehend vom Durchmesser des Gewindes sich konisch nach außen erweitert und daß das Befestigungselement einen entsprechenden, sich von außen bis zum Gewinde verkleinernden konischen Ansatz aufweist und die sich erweiternde Fläche der Kolbenstange und der sich verkleinernde Ansatz mit unterschiedlich großen Winkeln versehen sind.

Vorteilhaft ist bei dieser Ausbildung, daß die Verbindung durch die schräg ver laufenden Flächen mit einer großen Flächenpressung erfolgen kann, so daß damit ein fester Verbund beider Teile erzielbar ist.

Vorteilhaft ist desweiteren, daß der Ansatz des Befestigungselementes als auch der Endbereich der Kolbenstange eine konische Formgebung als Anpreßfläche aufweisen, wobei der Konuswinkel des Ansatzes geringfügig größer ist als der der Kolbenstange. Aufgrund dieser Zwangszentrierung und des Winkelunter schiedes ist die hohe Flächenpressung am Ende der Kolbenstange stets ge währleistet und schafft somit einen festen Verbund beider Teile.

Bei einem weiteren Merkmal verläuft der sich verjüngende Ansatz des Befesti gungselements konisch.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, daß das Befestigungselement, der Ansatz und der das Gewinde aufweisende Bolzen einteilig ausgebildet sind.

Nach einer weiteren Ausgestaltung ist zur Erzielung einer einwandfreien Dicht heit des Hohlraumes der Kolbenstange vorgesehen, daß bei Verwendung einer hohlen Kolbenstange das Befestigungselement den Hohlraum der Kolbenstange druckdicht verschließt. Mit Vorteil ist dabei vorgesehen, daß zwischen dem Hohlraum der Kolbenstange und dem Befestigungselement mindestens eine Dichtung angeordnet ist.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen sche matisch dargestellt.

Es zeigt:

Fig. 1 ein Kolben-Zylinder-Aggregat in Form eines Achsdämpfers

Fig. 2 ein Kolben-Zylinder-Aggregat in Form eines radführenden Federbeines

Fig. 3 bis 5 einzelne Ausführungsformen eines Befestigungselementes mit einer Kolbenstange

Fig. 6 der Endbereich der Kolbenstange zusammen mit einem Befestigungsstift als Einzelteil

Fig. 7 eine weitere Ausführungsform eines Befestigungselementes zusammen mit einer Kolbenstange.

Das in Fig. 1 dargestellte Kolben-Zylinder-Aggregat besteht im wesentlichen aus dem Außenrohr 9, in dem der Arbeitszylinder 10 angeordnet ist, wobei im Arbeitszylinder 10 der Kolben 11 an einer Kolbenstange 2 befestigt ist und zu sammen mit der Kolbenstange im Arbeitszylinder 10 axial bewegbar angeordnet ist. Das Befestigungselement 4a ist direkt mit dem Außenrohr 9 verbunden, während das Befestigungselement 4b über einen mit Gewinde 3 versehenen Bolzen 6 mit der Kolbenstange 2 verbunden ist. Der Ansatz 5 des Befesti gungselementes 4b hat dabei eine sich bis zum Gewinde 3 hin verjüngende Fläche. Die Bohrung 1 der Kolbenstange 2, welche hohl ausgebildet ist und einen Hohlraum 7 aufweist hat dabei eine sich erweiternde Fläche, in die der Ansatz 5 eingreift.

Aus der Fig. 2 ist ein Federbein dargestellt, welches ebenfalls mit einem Au ßenrohr 9 versehen ist, wobei die Kolbenstange 2 über das Gewinde 3 das Befestigungselement 4b trägt. Auch bei dieser Ausführungsform sind verjüngen de und sich erweiternde Flächen vorgesehen. Die Verbindung ist im Prinzip wie in Fig. 1 dargestellt ausgeführt.

Aus den Fig. 3 bis 5 sind als Einzelheiten jeweils die Endbereiche der Kol benstangen 2 sowie die Befestigungselemente 4b zu entnehmen. Der Ansatz 5 verjüngt sich bis zum Gewinde 3, während die Bohrung 1 der Kolbenstange 2 in ihrem Endbereich sich erweitert, so daß der Ansatz 5 gegenüber der Kolben stange 2 eine flächige, zumindest jedoch eine Linienberührung aufweist. Zur Erzielung einer Druckdichtigkeit ist in Fig. 4 zwischen dem Ansatz 5 und der Bohrung 1 der Kolbenstange 2 eine Dichtung 8 angeordnet.

In der Fig. 5 ist diese Dichtung 8 Bestandteil eines Ventiles.

Aus der Fig. 6 ist als Einzelheit zu entnehmen, daß das Befestigungselement 4b einen Ansatz 5 aufweist, dessen Konuswinkel X geringfügig größer ist als der Konuswinkel Y der Kolbenstange 2. Der vergrößerte Ausschnitt der Fig. 6a zeigt deutlich, daß der Winkelunterschied des Konuswinkel X des Ansatzes 5 gegenüber dem Konuswinkel Y der Kolbenstange 2 für eine Zwangszentrierung sorgt, wobei der Anpreßdruck im Endbereich der Kolbenstange 2 seinen größ ten Wert einnimmt. Aufgrund dieser Flächenpressung wird eine Dichtwirkung gegen Feuchtigkeit geschaffen, damit das Gewinde 3 keinerlei Umwelteinflüs sen ausgesetzt ist. Die Konusrückstellkraft im Endbereich der Kolbenstange 2 stellt gleichermaßen ähnlich einer Federunterlegscheibe, eine Gewindesiche rung gegen Losdrehen dar. Aufgrund der Zwangszentrierung und des Winkelun terschiedes ist die hohe Flächenpressung am Ende der Kolbenstange 2 stets gewährleistet und schafft somit einen festen Verbund beider Teile zueinander.

Aus der Fig. 7 ist eine weitere Ausführung dargestellt, bei dem das Befesti gungselement 4b über eine Schraubverbindung 12 mit dem Ansatz 5 des Bol zens 6 verbunden ist. Das Befestigungselement 4b kann jedoch gleichermaßen einteilig mit dem Ansatz 5 ausgebildet sein.

Bezugszeichenliste

1

- Bohrung

2

- Kolbenstange

3

- Gewinde

4

- Befestigungselement

5

- Ansatz

6

- Bolzen

7

- Hohlraum

8

- Dichtung

9

- Außenrohr

10

- Arbeitszylinder

11

- Kolben

12

- Schraubverbindung

Claims

1. Kolben-Zylinder-Aggregat bestehend aus einem Arbeitszylinder, einem an einer Kolbenstange befestigten, im Arbeitszylinder axial verschiebbar ange ordneten Kolben, Befestigungselemente von denen mindestens eines in einer mit Gewinde versehenen Bohrung der Kolbenstange eingeschraubt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrung (1) der Kolbenstange (2) ausgehend vom Durchmesser des Gewindes (3) sich konisch nach außen erweitert und daß das Befestigungs element (4) einen entsprechenden, sich von außen bis zum Gewinde verklei nernden konischen Ansatz (5) aufweist und die sich erweiternde Fläche der Kolbenstange und der sich verkleinernde Ansatz mit unterschiedlich großen Winkeln versehen sind.

2. Kolben-Zylinder-Aggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der sich verjüngende Ansatz (5) des Befestigungselements (4) konisch verläuft.

3. Kolben-Zylinder-Aggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Befestigungselement (4), der Ansatz (5) und der das Gewinde auf weisende Bolzen (6) einteilig ausgebildet sind.

4. Kolben-Zylinder-Aggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung einer hohlen Kolbenstange (2) das Befestigungselement (4) den Hohlraum (7) der Kolbenstange (2) druckdicht verschließt.

5. Kolben-Zylinder-Aggregat nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Hohlraum (7) der Kolbenstange (2) und dem Befesti gungselement (4) mindestens eine Dichtung (8) angeordnet ist.