WO2015071039A2 - Befestigung eines kolbens an einer kolbenstange - Google Patents

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    • F16F9/32—Details
    • F16F9/3207—Constructional features
    • F16F9/3228—Constructional features of connections between pistons and piston rods
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B15/00—Fluid-actuated devices for displacing a member from one position to another; Gearing associated therewith
    • F15B15/08—Characterised by the construction of the motor unit
    • F15B15/14—Characterised by the construction of the motor unit of the straight-cylinder type
    • F15B15/1423—Component parts; Constructional details
    • F15B15/1447—Pistons; Piston to piston rod assemblies

Definitions

  • the invention relates to an attachment of a piston to a piston rod according to the preamble of patent claim 1.
  • a piston In a vibration damper, a piston is usually attached to a piston rod, which can be designed as a simple displacer or with passage channels for Dämpfkrafterzeugung.
  • a piston nut For axial fixation of the piston, a piston nut is often used, which in turn is secured against loosening.
  • self-locking nuts or additional adhesive which is injected a thread of the piston rod, used, for. Example described in DE 10 2005 058 555 A1.
  • a piston on a piston rod is known, in which a targeted deformation of a threaded portion of the piston rod is made in order to achieve an axial securing of the piston nut.
  • a targeted deformation of a threaded portion of the piston rod is made in order to achieve an axial securing of the piston nut.
  • it must be ensured that no particles of thread are released from the piston rod and can not be removed via the damping medium of the vibration damper. B. get into damping valves.
  • a threaded nut has a cone-shaped surface on which a radially deformable ring rests.
  • a radial force component causes a clamping movement of the ring.
  • the ring is slotted for this purpose.
  • a disadvantage of this security principle is u. a. The fact that the production of the conical surface on the threaded nut and the counter contour on the ring are comparatively expensive.
  • the object of the present invention is to realize a fuse for a piston on a piston rod, in which the manufacturing problems known from the prior art are eliminated.
  • the object is achieved in that the ring is designed axially deformable relative to the piston rod and in its axial deformation, an enlargement of the projected annular surface of the ring in conjunction with a radial clamping force occurs.
  • a measure with regard to a simple construction is that the fastening ring has a stepped inner circumferential surface, wherein the deformable ring is supported on an axial step surface. Such a contour can be produced with sufficient accuracy punching technology.
  • the deformable ring has a channel profile in cross-section.
  • the gutter profile offers the advantage of combining low deformation forces and high holding forces.
  • the channel profile is aligned radially to the longitudinal axis of the piston rod.
  • the gutter profile forming webs dig reliably into the wall of the mounting ring or the piston rod.
  • the deformable ring is braced with a non-threaded portion of the piston rod. This can prevent parts of a fastening thread from coming loose from the piston rod.
  • the piston may have on at least one of its cover sides a valve disc which is held in an assembled state by means of a sleeve-shaped transport lock to the piston, wherein the transport lock extends into the receiving groove for the deformable ring.
  • the transport lock can remain in the parts group.
  • an additional biasing force in the parts network can be introduced via the transport lock in the deformation of the ring, an additional biasing force in the parts network.
  • the piston can be held on both sides by mounting rings with a deformable ring. At the piston rod then no radial paragraphs must be provided to support the piston.
  • the piston can be threaded according to an advantageous sub-claim on a support pin which is fixed to the piston rod.
  • the attachment between the carrier pin and the piston rod can, for. B. by means of Reibschwei rung done.
  • the single FIGURE shows a section through a damping valve 1 with a piston 3.
  • the piston 3 has an opening 5 for receiving a piston rod 7, in this case for a pin 9 of the piston rod 7.
  • the piston 3 has at least one passage channel 1 1, which is at least partially covered by at least one valve disc 15 at least on a cover side 13 of the piston.
  • the at least one valve disk 15 is biased by spring means 17 on the top side 13.
  • a spring means is used in this particular embodiment, a spring washer package.
  • This embodiment of the valve disc assembly is to be regarded as exemplary only.
  • the piston 3 and the at least one valve disc 15 are held axially by a sleeve 19 within the component layering.
  • the inner sleeve 19 is designed as an axial preload transport protection.
  • a retaining device bridging the transport securing device is used, which also provides the necessary axial preload.
  • the holding means is formed by a known piston nut 21.
  • the damping valve 1 has at its axial end faces, in this case in two mounting rings 23; 25, over which the piston 3 by means of deformable rings 27; 29 is axially fixed to the piston rod 7. It can also be provided that the piston 3 is mounted on a nem carrier pin is threaded, which is fixed in a downstream process step on the piston rod. You can then completely assemble the damping valve 1 and z. B. by means of friction welding on an end face 31 of the piston rod 7 fix.
  • the fastening rings 23; 25 have chambers 33; 35 for receiving a radial retaining flange 37; 39 of the transport lock 19, so that the mounting rings lie directly on a top surface of the damping valve, namely the axially outwardly facing top surfaces.
  • the deformable ring 27 is clamped in a receiving groove 41 radially between the mounting ring 23 and the piston rod 7 and made axially deformable relative to the piston rod.
  • the receiving groove 41 and the chamber 33; 35 can be identical.
  • the mounting ring 23 has to form the receiving groove 41 a stepped inner circumferential surface, wherein the deformable ring 27 is supported on an axial step surface 43 of the piston 3.
  • the transport lock 19 extends into the receiving groove 41 for the deformable ring.
  • the transport lock 19 is optionally additionally tensioned during the assembly of the deformable ring 27.
  • the deformable ring 27 preferably has a channel profile in cross-section, but may also be made of a solid material. As the figure shows, the gutter profile is aligned radially to the longitudinal axis of the piston rod. In the figure, webs 45; 47 of the channel profile in the direction of the piston rod pin 9, however, a rotated by 180 ° arrangement is possible.
  • the deformable ring 27 is braced with a non-threaded portion 49 of the piston rod 7.
  • the connection is shown with a thread 51, whereas the fixing ring 25 of the deformable ring in the unthreaded portion 49 of the piston rod pin 9 would be effective.
  • the piston 3 is on both sides with the valve discs 15 and the mounting rings 23; 25 equipped.
  • the transport lock 19 can be used.
  • the fastening ring which bears against a pin end surface 53 of the piston rod 7, no deformable ring, since this is not needed.
  • the end attachment ring 23 is fitted with the deformable ring 27.
  • an axial deformation of the ring 27 is carried out.
  • an increase in the projected annular surface of the ring 27 occurs in conjunction with a radial clamping force.
  • the deformation increases the inner and / or outer diameter of the ring 27, the dimensional change of the ring being dependent on the base area of the receiving groove 41 in relation to the diameter dimensions of the ring 27. If the piston / piston connection of the intended load can be applied solely by the holding force of the deformable ring 17, then one can do without the piston nut 21 and then also a thread 51 for the piston nut 21.

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Abstract

Verfahren zur Herstellung einer Kolbenstange für ein Kolben-Zylinderaggregat, wobei die Kolbenstange ein äußeres Metallrohr aufweist, in dem ein Kunststoffkern eingelassen wird, wobei das Metallrohr und der Kunststoffkern eine Pressverbindung bilden, dadurch gekennzeichnet, dass in das Metallrohr eine Kunststoffmasse eingebracht wird, die durch Zufuhr von Druck und/oder Wärme radial gegen eine Innenwandung des Metallrohres gepresst wird.

Description

Befestigung eines Kolbens an einer Kolbenstange
Die Erfindung betrifft eine Befestigung eines Kolbens an einer Kolbenstange gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 .
Bei einem Schwingungsdämpfer wird in der Regel an einer Kolbenstange ein Kolben befestigt, der als einfacher Verdränger oder mit Durchlasskanälen zur Dämpfkrafterzeugung ausgeführt sein kann. Zur axialen Fixierung des Kolbens wird vielfach eine Kolbenmutter eingesetzt, die gegen Lösen wiederum gesichert ist. Als gängiges Mittel werden z. B. selbstsichernde Muttern oder Zusatzklebemittel, die einen Gewindegang der Kolbenstange eingespritzt wird, verwendet, z. B. beschrieben in der DE 10 2005 058 555 A1 .
Aus der DE 101 61 801 A1 ist ein Kolben an einer Kolbenstange bekannt, bei dem eine gezielte Umformung eines Gewindebereichs der Kolbenstange vorgenommen wird, um eine axiale Sicherung der Kolbenmutter zu erreichen. Bei der Umformung muss gewährleistet sein, dass sich keine Gewindeteilchen von der Kolbenstange lösen und über das Dämpfmedium des Schwingungsdämpfers z. B. in Dämpfventile gelangen.
Die DE 298 22 392 U1 offenbart ein Verbindungselement für Gewindebolzen. Eine Gewindemutter verfügt über eine kegelmantelförmige Fläche, an der ein radial verformbarer Ring anliegt. Beim Anschrauben der Gewindemutter wird der verformbare Ring axial auf die kegelmantelförmige Fläche gepresst, wobei eine Radialkraftkomponente eine Spannbewegung des Rings bewirkt. Dafür ist der Ring geschlitzt ausgeführt. Ein Nachteil dieses Sicherungsprinzips besteht u. a. darin, dass die Herstellung der kegelmantel- förmigen Fläche an der Gewindemutter und der Gegenkontur am Ring vergleichsweise teuer sind.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Sicherung für einen Kolben an einer Kolbenstange zu realisieren, bei der die aus dem Stand der Technik bekannten Fertigungsprobleme behoben sind. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass der Ring bezogen auf die Kolbenstange axial verformbar ausgeführt ist und bei seiner axialen Verformung eine Vergrößerung der projizierten Kreisringfläche des Rings in Verbindung eine radiale Klemmkraft auftritt.
Der große Vorteil der Erfindung besteht darin, dass auf Zusatzstoffe, die sich eventuell auflösen können, verzichtet werden kann. Auch weisen die verwendeten Befestigungsmittel im Vergleich zum genannten Stand der Technik eine deutlich einfachere Bauteilgeometrie auf, sind folglich auch kostengünstiger herstellbar.
Eine Maßnahme im Hinblick auf eine einfache Konstruktion besteht darin, dass der Befestigungsring eine gestufte Innenmantelfläche aufweist, wobei sich der deformierbare Ring an einer axialen Stufenfläche abstützt. Eine derartige Kontur lässt sich mit hinreichender Genauigkeit stanztechnisch herstellen.
Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass der deformierbare Ring im Querschnitt ein Rinnenprofil aufweist. Das Rinnenprofil bietet den Vorteil der Kombination von geringen Verformungskräften und hohen Haltekräften.
Es hat sich als besonders vorteilhaft herausgestellt, wenn das Rinnenprofil radial zur Längsachse der Kolbenstange ausgerichtet ist. Die das Rinnenprofil bildenden Stege verkrallen sich zuverlässig in die Wandung des Befestigungsrings oder der Kolbenstange.
Des Weiteren besteht die Möglichkeit, dass der deformierbare Ring mit einem gewindelosen Bereich der Kolbenstange verspannt ist. Dadurch kann verhindert werden, dass sich Teile eines Befestigungsgewindes von der Kolbenstange lösen.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung kann der Kolben auf mindestens einer seiner Deckseiten eine Ventilscheibe aufweisen, die in einem Montagezustand mittels einer hülsenförmigen Transportsicherung zum Kolben gehalten wird, wobei sich die Transportsicherung bis in die Aufnahmenut für den deformierbaren Ring erstreckt. Die Transportsicherung kann in dem Teileverbund verbleiben. Je nach Materialauswahl kann über die Transportsicherung bei der Deformation des Rings eine zusätzliche Vorspannkraft in den Teileverbund eingeleitet werden.
Optional kann der Kolben beidseitig von Befestigungsringen mit einem deformierbaren Ring gehalten werden. An der Kolbenstange müssen dann keine radialen Absätze zur Abstützung des Kolbens vorgesehen sein.
Der Kolben kann gemäß einem vorteilhaften Unteranspruch auf einem Trägerzapfen aufgefädelt sein, der an der Kolbenstange befestigt ist. Die Befestigung zwischen dem Trägerzapfen und der Kolbenstange kann z. B. mittels Reibschwei ßung erfolgen.
Anhand der folgenden Figurenbeschreibung soll die Erfindung näher erläutert werden.
Die einzige Figur zeigt einen Schnitt durch ein Dämpfventil 1 mit einem Kolben 3. Der Kolben 3 weist eine Öffnung 5 zur Aufnahme einer Kolbenstange 7, in diesem Fall für einen Zapfen 9 der Kolbenstange 7 auf. Der Kolben 3 verfügt über mindestens einen Durchtrittskanal 1 1 , der mindestens auf einer Deckseite 13 des Kolbens von mindestens einer Ventilscheibe 15 zumindest teilweise abgedeckt wird. Die mindestens eine Ventilscheibe 15 wird von Federmitteln 17 auf die Deckseite 13 vorgespannt. Als Federmittel dient in diesem konkreten Ausführungsbeispiel ein Federscheibenpaket. Diese Ausgestaltung der Ventilscheibenanordnung ist auch nur als beispielhaft anzusehen.
Der Kolben 3 und die mindestens eine Ventilscheibe 15 werden über eine Hülse 19 innerhalb der Bauteilschichtung axial gehalten. Die innere Hülse 19 ist als eine axial vorspannungslose Transportsicherung ausgeführt. Für den korrekten Sitz im endmontierten Zustand der Dämpfventilbauteile 3; 15; 17 kommt ein die Transportsicherung überbrückendes Haltemittel zur Anwendung, das auch für die notwendig axiale Vorspannung sorgt. In dieser Figur wird das Haltemittel von einer an sich bekannten Kolbenmutter 21 gebildet.
Das Dämpfventil 1 weist an seinen axialen Stirnseiten, in diesem Fall in zwei Befestigungsringe 23; 25 auf, über die der Kolben 3 mittels deformierbarer Ringe 27; 29 an der Kolbenstange 7 axial fixiert wird. Man kann auch vorsehen, dass der Kolben 3 auf ei- nem Trägerzapfen aufgefädelt ist, der in einem nachgelagerten Verfahrensschritt an der Kolbenstange befestigt ist. Man kann dann das Dämpfventil 1 vollständig separat montieren und z. B. mittels Reibschweißen an einer Stirnfläche 31 der Kolbenstange 7 fixieren.
Die Befestigungsringe 23; 25 weisen Kammern 33; 35 zur Aufnahme eines radialen Halteflansches 37; 39 der Transportsicherung 19 auf, so dass die Befestigungsringe direkt an einer Deckfläche des Dämpfventils, nämlich den nach axial außen weisenden Deckflächen anliegen.
Der deformierbarer Ring 27 ist in einer Aufnahmenut 41 radial zwischen dem Befestigungsring 23 und der Kolbenstange 7 verspannt und bezogen auf die Kolbenstange axial verformbar ausgeführt. Die Aufnahmenut 41 und die Kammer 33; 35 können identisch sein. Der Befestigungsring 23 weist zur Ausgestaltung der Aufnahmenut 41 eine gestufte Innenmantelfläche auf, wobei sich der deformierbare Ring 27 an einer axialen Stufenfläche 43 des Kolbens 3 abstützt. In diesem Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass sich die Transportsicherung 19 bis in die Aufnahmenut 41 für den deformierbaren Ring erstreckt. Die Transportsicherung 19 wird bei der Montage des deformierbaren Rings 27 ggf. noch zusätzlich gespannt.
Der deformierbare Ring 27 weist im Querschnitt bevorzugt ein Rinnenprofil auf, kann jedoch auch aus einem Vollmaterial hergestellt sein. Wie die Figur zeigt, ist das Rinnenprofil radial zur Längsachse der Kolbenstange ausgerichtet. In der Figur weisen Stege 45; 47 des Rinnenprofils in Richtung des Kolbenstangenzapfens 9, jedoch ist auch eine um 180° gedrehte Anordnung möglich.
Grundsätzlich ist es möglich und auch sinnvoll, wenn der deformierbare Ring 27 mit einem gewindelosen Bereich 49 der Kolbenstange 7 verspannt ist. Beim Befestigungsring 23 ist die Verbindung mit einem Gewinde 51 dargestellt, hingegen beim Befestigungsring 25 wäre der deformierbare Ring im gewindelosen Bereich 49 des Kolbenstangenzapfens 9 wirksam. Bei der Montage wird der Kolben 3 beidseitig mit den Ventilscheiben 15 und den Befestigungsringen 23; 25 bestückt. Optional kann die Transportsicherung 19 eingesetzt werden. Bei einer Kolbenstange 7 mit Kolbenstangenzapfen 9 weist der Befestigungsring, der an einer Zapfenendfläche 53 der Kolbenstange 7 anliegt, keinen deformierbaren Ring auf, da dieser nicht benötigt wird. Der endseitige Befestigungsring 23 wird mit dem deformierbaren Ring 27 bestückt. Mittels eines nicht dargestellten Werkzeugs oder alternativ mittels der Kolbenmutter 21 wird eine axiale Deformation des Rings 27 ausgeführt. Bei der axialen Verformung des Rings tritt eine Vergrößerung der projizierten Kreisringfläche des Rings 27 in Verbindung mit einer radialen Klemmkraft auf. Durch die Verformung vergrößern sich der Innen- und/oder der Außendurchmesser des Rings 27, wobei die maßliche Änderung des Rings von der Grundfläche der Aufnahmenut 41 im Verhältnis zu den Durchmessermaßen des Rings 27 abhängig ist. Wenn die Verbindung Kolben/Kolbenstange der vorgesehenen Belastung allein durch die Haltekraft des deformierbaren Rings 17 aufgebracht werden kann, so kann man auf die Kolbenmutter 21 und dann auch auf ein Gewinde 51 für die Kolbenmutter 21 verzichten.
Bezuqszeichen
Dämpfventil
Kolben
Öffnung
Kolbenstange
Zapfen
Durchtrittskanal
Deckseite
Ventilscheibe
Federmittel
Hülse
Kolbenmutter
Befestigungsringe
Befestigungsringe
deformierbare Ringe
deformierbare Ringe
Stirnfläche
Kammern
Kammern
Halteflansch
Halteflansch
Aufnahmenut
Stufenfläche
Stege
Stege
gewindeloser Bereich
Gewinde
Zapfenendfläche

Claims

Patentansprüche
1 . Kolben (3) mit einer Öffnung (5) zur Aufnahme einer Kolbenstange (7), die einen axialen Anschlag für den Kolben (3) aufweist, wobei der Kolben (3) über einen Befestigungsring (23; 25) an der Kolbenstange (7) axial fixiert ist, in dem ein deformierbarer Ring (27; 29) in einer Aufnahmenut radial zwischen dem Befestigungsring und der Kolbenstange verspannt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Ring (27; 29) bezogen auf die Kolbenstange (7) axial verformbar ausgeführt ist und bei seiner axialen Verformung eine Vergrößerung der projizierten Kreisringfläche des Rings (27; 29) in Verbindung eine radiale Klemmkraft auftritt.
2. Kolben nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Befestigungsring (23; 25) eine gestufte Innenmantelfläche aufweist, wobei sich der deformierbare Ring (27; 29) an einer axialen Stufenfläche (43) abstützt.
3. Kolben nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der deformierbare Ring (27; 29) im Querschnitt ein Rinnenprofil aufweist.
4. Kolben nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Rinnenprofil radial zur Längsachse der Kolbenstange (7) ausgerichtet ist.
5. Kolben nach einem der Ansprüche 1 - 4, dadurch gekennzeichnet, dass der deformierbare Ring (27; 29) mit einem gewindelosen Bereich (49) der Kolbenstange (7) verspannt ist.
6. Kolben nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (3) auf mindestens einer seiner Deckseite (13) eine Ventilscheibe (15) aufweist, die in einem Montagezustand mittels einer hülsenförmigen Transportsicherung (19) zum Kolben (3) gehalten wird, wobei sich die Transportsicherung bis in eine Aufnahmenut (41 ) für den deformierbaren Ring (27; 29) erstreckt.
7. Kolben nach einem der Ansprüche 1 - 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (3) beidseitig von Befestigungsringen (23; 25) mit einem deformierbaren Ring (27; 29) gehalten wird.
8. Kolben nach einem der Ansprüche 1 - 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (3) auf einem Trägerzapfen (9) aufgefädelt ist, der an der Kolbenstange (7) befestigt ist.
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