DE19959994C2 - Führung für eine Kolbenstange in einem Zylinder - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Führung für eine Kolbenstange, die in einem Zylinder ei­ nes hydraulischen, pneumatischen oder hydropneumatischen Aggregats axial be­ weglich geführt und nach außen abgedichtet ist, entsprechend dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.

Insbesondere bei Kolbenstangen, die in Zylindern von Federbeinen für Kraftfahrzeu­ ge geführt sind und diese Federbeine auch noch eine Stelleinrichtung zur Einhaltung der Niveaulage aufweisen, wie dies die DE 196 04 558 C1 zeigt, ist infolge der gro­ ßen Baulänge und den auftretenden Querkräften, die von Radführungskräften und Federkräften herrühren, die Führung der langen Kolbenstange im Zylinder problema­ tisch. Größere Radführungskräfte führen zu Verkantungen und zum Klemmen der Kolbenstange in der Führung und dementsprechend zu einer Minderung des Fahr­ komforts.

Aus "Der Zuliefermarkt", April 1989, Carl Hanser Verlag, Seite ZM 13 ff, ist eine Füh­ rung für eine Kolbenstange, die in einem Zylinder eines hydraulischen, pneumati­ schen oder hydropneumatischen Aggregats, insbesondere in einem Zylinder eines mit einer Stelleinrichtung versehenen Federbeins für Kraftfahrzeuge axial beweglich angeordnet und nach außen abgedichtet ist, wobei die Führung am kolbenstangen­ austrittsseitigen Ende des Zylinders mittels Anschlagflächen in diesem befestigt ist und die Kolbenstange nicht nur axial führt sondern auch radial abstützt, wobei die Führung zum Führen und Abstützen der Kolbenstange zwei in axialem Abstand zu­ einander angeordnete Führungsflächen aufweist, bekannt.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Führung für die Kolbenstange zu schaffen, die eine einwandfreie und leichtgängige Bewegung der Kolbenstange im Zylinder erlaubt. Ferner ist durch die Erfindung eine kostengünstige Herstellung, sowie eine leichte Montage und Befestigung der Führung im Zylinder zu realisieren.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Patentanspruch 1 gelöst.

Dadurch wird eine besonders gute radiale Abstützung der Kolbenstange im Zylinder geschaffen, wobei Querkräfte wesentlich geringere Knickwirkungen zwischen der Kolbenstange und dem Zylinder ausüben können und die axiale Beweglichkeit der Kolbenstange nicht durch Verkanten in der Kolbenstangenführung beeinträchtigt wird. Außerdem wird bei Biegung der Kolbenstange durch diese zweifache Abstüt­ zung der Kolbenstange in der Führung eine Schwergängigkeit durch Verklemmen vermieden. Der axiale Abstand zwischen den Führungsflächen kann durch ein Füh­ rungsbauteil realisiert werden, das zwei im Abstand zueinander befestigte Führungs­ flächen aufweist, die üblicherweise als Führungsbuchsen ausgeführt sind.

Für größere axiale Abstände zwischen den Führungsflächen wird eine gewichtsspa­ rende Führung geschaffen, wenn zwischen der ersten Kolbenstangenführung und der zweiten Kolbenstangenführung ein Ausgleichsrohr angeordnet ist.

Eine weitere Montageerleichterung wird erhalten, indem das Ausgleichsrohr eine das Einführen eines Aufnahmerings und das Aufbringen auf die zylindrische Aufnahme erleichternde Fügehilfe aufweist, die durch eine Durchmesservergrößerung gebildet ist.

Zur Befestigung der Führung im Zylinder ist für die innere Kolbenstangenführung eine Anschlagfläche vorgesehen, die durch einen Anschlagring gebildet ist, der durch einen in einer Zylindernut befindlichen Sprengring gehalten ist und eine Nut zur Aufnahme einer Kolbenstangendichtung aufweist, wodurch eine einfache und leicht zu montierende und funktionsgerechte Anordnung der Kolbenstangendichtung geschaffen wird.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist zur Befestigung der Führung im Zylinder vorgesehen, daß durch eine auf die erste Kolbenstangenführung einwir­ kende Axialkraft das Ausgleichsrohr einerseits gegen die axial wirkende Anlage einer Kolbenstangenführung und andererseits gegen den Aufweitdorn der anderen Kol­ benstangenführung gedrückt wird, wobei die Axialkraft so bemessen ist, damit das Ausgleichsrohr am Rohrende solange vom Aufweitdorn aufgeweitet wird, bis die vor­ bestimmte Position der Führung im Zylinder erreicht ist. Nun wird unter Einwirkung der Axialkraft die Führung im Zylinder fixiert, wodurch eine von den Längentoleran­ zen der einzelnen Führungsbauteile unabhängige und äußerst sichere Verbindung der Führung im Zylinder geschaffen wird. Damit beim Aufweiten des Ausgleichsrohrs das Rohrende sauber und ohne Faltenbildung geführt wird, ist am Ende des Auf­ weitdorns ein der Rohrwandstärke entsprechender Freiraum zwischen der Kol­ benstangenführung und der Innenwand des Zylinders angeordnet.

Zum einfachen und kostengünstigen Befestigen der Führung im Zylinder, ist im vor­ gegebenen Abstand zur Zylinderstirnfläche eine Formnut in die Zylinderinnenwand eingearbeitet. Die Zylinderstirnfläche bildet einen Anschlag für ein Hilfswerkzeug, das die Axialkraft auf die Führung ausübt und anschließend durch eine partielle oder umlaufende radiale Umformung eines mit der ersten Kolbenstangenführung einteilig ausgeführten ringförmigen Ansatzes die Befestigung der Führung im Zylinder be­ wirkt.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer zeichnerisch dargestellten Ausfüh­ rungsform näher erläutert.

Die Zeichnung zeigt einen Zylinder 1 mit einer darin befestigten Führung 3, wobei die Kolbenstange nicht eingezeichnet ist. Diese Führung 3 besteht im wesentlichen aus einer ersten Kolbenstangenführung 5 und einer zweiten Kolbenstangenführung 7, die durch ein Ausgleichsrohr 19 auf den gewünschten Abstand gehalten werden. Die erste Kolbenstangenführung 5 weist die Führungsfläche 9 auf, während die zweite Kolbenstangenführung 7 die Führungsfläche 11 trägt. Diese Führungsflächen 9 und 11 werden üblicherweise als Buchsen ausgeführt und mit den Grundkörpern der Kolbenstangenführungen verbunden. Ein Anschlagring 13 ist durch einen in einer Nut des Zylinders 1 eingebrachten Sprengring 15 axial im Zylinder 1 befestigt, wobei der Anschlagring 13 einen im Durchmesser abgesetzten Ansatz aufweist, welcher sich über den Sprengring 15 legt und so ein Zurückschnappen des Sprengrings 15 aus der Nut verhindert. Der Anschlagring 13 ist mit einer zur zweiten Kolbenstangen­ führung 7 hin offenen Aussparung zur Aufnahme einer Kolbenstangendichtung ver­ sehen und bildet eine Anschlagfläche 29 für die Stirnseite der zweiten Kolbenstan­ genführung 7. Zum Innenraum des Zylinders 1 ist der Anschlagring 13 mit einem weiteren Dicht- oder Abstreifring versehen, der in Reihe zur Kolbenstangendichtung wirkend vorgesehen ist. Eine statische Abdichtung des Zylinderinnenraums nach außen wird durch eine am Außenumfang der zweiten Kolbenstangenführung 7 in einer Nut eingebrachten Dichtung erhalten, während eine weitere Kolbenstangen­ dichtung in einer zu einem Aufnahmering 41 offenen Aussparung der zweiten Kol­ benstangenführung 7 angeordnet ist. Für das Ausgleichsrohr 19 ist die zweite Kol­ benstangenführung 7 mit einer zylindrischen Aufnahme 21 und einer in Achsrichtung wirkenden Anlage 17 versehen, während das Ausgleichsrohr zur leichten Montage des Aufnahmerings 41 und zum Aufbringen auf die Aufnahme 21 mit einer von einer Durchmesservergrößerung gebildeten Fügehilfe 23 versehen ist. Der Aufnahmering 41 kann zur Aufnahme von Gebern, die zur Niveauhaltung und/oder zur Minderung der Wank- und Nickbewegungen dienen, Verwendung finden. Die erste Kolbenstan­ genführung 5 ist auf der zum Ausgleichsrohr 19 gerichteten Seite als Aufweitdorn 25 ausgebildet, der durch eine kegelstumpfförmige Fläche gebildet ist. Weiter ist an­ schließend an den Aufweitdorn 25 zwischen der Innenwand des Zylinders 1 und der äußeren Führung 5 ein ringförmiger Freiraum vorgesehen, in den das aufgeweitete Rohrende 27 des Ausgleichsrohrs 19 eintreten kann.

Zur Montage der Führung 3 im Zylinder 1 wird von einem Hilfs- oder Montagewerk­ zeug 33 eine Axialkraft auf eine an der ersten Kolbenstangenführung 5 angeordnete und durch einen ringförmigen Ansatz gebildete Anschlagfläche 31 ausgeübt. Die auf die Kolbenstangenführung 5 ausgeübte Axialkraft ist so groß gewählt, daß das Aus­ gleichsrohr 19 vom Aufweitdorn 25 aufgeweitet wird und mit dem Rohrende 27 in den ringförmigen Freiraum zwischen Zylinder und äußerer Führung 5 eindringt. Die­ ser Umformvorgang des Ausgleichsrohrs 19 erfolgt so lange, bis das Hilfswerkzeug 33 an dem von der Stirnfläche des Zylinders 1 gebildeten Anschlag 35 anliegt. Nun wird vom Hilfwerkzeug 33 durch Umformstempel 37 der die Anschlagfläche 31 bil­ dende ringförmige Ansatz partiell in eine im genauen Abstand zum Anschlag 35 an­ gebrachten Formnut 39 eingedrückt und somit die Führung 3 im Zylinder 1 befestigt.

Durch die vorstehend beschriebene Ausbildung und Befestigung der Führung 3 im Zylinder 1 wird eine Führungskonstruktion für eine Kolbenstange geschaffen, die in­ folge der beiden im Abstand zueinander angeordneten Führungsflächen 9 und 11 auch für relativ lange Kolbenstangen bei Einwirkung von Querkräften eine sehr ge­ ringe Neigung zum Verkanten aufweist. Der Abstand der beiden Führungsflächen 9 und 11 kann auf einfache Weise durch die Länge des Ausgleichsrohrs 19 und die Lage des Anschlagrings 13 im Zylinder 1 variiert und so den gestellten Anforderun­ gen angepaßt werden. Bedingt durch die beim Befestigen der Führung 3 auftretende Umformung des Ausgleichsrohrs 19 werden sämtliche Bauteile dieser Führungsan­ ordnung axial verspannt und können während des Betriebs keine Geräusche durch Axialbewegungen verursachen. Ein weiterer Vorteil dieser Führungskonstruktion ist darin zu sehen, daß die Toleranzanforderungen in Achsrichtung für die einzelnen Bauteile der Führung 3 sehr gering sind und diese Teile dementsprechend kosten­ günstig hergestellt werden können. Auch das Fixieren der Führung 3 im Zylinder 1 ist nicht auf die in der Zeichnung dargestellte Ausführungsform begrenzt, sondern kann beispielsweise auch durch Umformen des Zylinderendes oder durch einen Schraub­ verschluß hergestellt werden.

Claims (6)

1. Führung für eine Kolbenstange, die in einem Zylinder eines hydraulischen, pneumatischen oder hydropneumatischen Aggregats, insbesondere in einem Zy­ linder eines mit einer Stelleinrichtung versehenen Federbeins für Kraftfahrzeuge axial beweglich angeordnet und nach außen abgedichtet ist, wobei die Führung am kolbenstangenaustrittsseitigen Ende des Zylinders mittels Anschlagflächen in diesem befestigt ist und die Kolbenstange nicht nur axial führt sondern auch ra­ dial abstützt, wobei die Führung zum Führen und Abstützen der Kolbenstange zwei in axialem Abstand zueinander angeordnete Führungsflächen aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß diese durch eine erste Kolbenstangenführung (5) und eine zweite Kolben­ stangenführung (7) gebildet ist, wobei die erste Kolbenstangenführung (5) die Führungsfläche (9) und die zweite Kolbenstangenführung (7) die Führungsfläche (11) aufweist und beide Kolbenstangenführungen (5 und 7) axial unbeweglich im Zylinder (1) befestigt sind, wobei zwischen der ersten Kolbenstangenführung (5) und der zweiten Kolbenstangenführung (7) ein Ausgleichsrohr (19) angeordnet ist und zur Anordnung des Ausgleichsrohrs (19) zwischen den Kolbenstangen­ führungen (5, 7) eine der Kolbenstangenführungen (5 oder 7) eine zylindrische Aufnahme (21) und eine in axialer Richtung wirkende Anlage (17) aufweist, während die andere der Kolbenstangenführungen (7 oder 5) eine als Aufweitdorn (25) wirkende kegelstumpfförmige Fläche besitzt.

2. Führung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgleichsrohr (19) eine das Einführen eines Aufnahmerings (41) und das Aufbringen auf die zylindrische Aufnahme (21) erleichternde Fügehilfe (23) aufweist, die durch eine Durchmesservergrößerung gebildet ist.

3. Führung nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlagfläche (29) für die zweite Kolbenstangenfüh­ rung (7) durch einen im Zylinder (1) mittels eines Sprengrings (15) befestigten Anschlagring (13) gebildet ist und der Anschlagring (13) eine Nut zur Aufnahme einer Kolbenstangendichtung aufweist.

4. Führung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß durch eine auf die erste Kolbenstangenführung (5) wirkende Axialkraft das Ausgleichs­ rohr (19) einerseits gegen die Anlage (17) und andererseits gegen den Aufweit­ dorn (25) gedrückt wird und die Axialkraft so bemessen ist, daß das Ausgleichs­ rohr (19) am Rohrende (27) solange aufgeweitet wird, bis die vorbestimmte Posi­ tion der Führung (3) im Zylinder (1) erreicht ist, wodurch nach dem Verschließen am äußeren Ende der Kolbenstangenführung (5) eine axial einwandfrei fixierte und von den Längentoleranzen der Führungsbauteile unabhängige Verbindung der Führung (3) im Zylinder (1) gebildet ist.

5. Führung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das aufgeweitete Rohrende (27) des Ausgleichsrohrs (19) in einem von der Kolbenstangenführung (5 oder 7) und der Innenwand des Zylinders (1) gebildeten Freiraum angeordnet ist.

6. Führung nach den Ansprüchen 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß im Zy­ linder (1) im vorgegebenen Abstand zu dessen Stirnfläche eine Formnut (39) angeordnet ist und diese Stirnfläche einen Anschlag (35) für ein Hilfswerkzeug (33) bildet, das die Axialkraft auf die Führung (3) ausübt und die Befestigung der Führung (3) im Zylinder (1) durch eine partielle oder umlaufende radiale Umfor­ mung eines mit der äußeren Kolbenstangenführung (5) einteilig ausgeführten ringförmigen Ansatzes in die Formnut (39) erfolgt.