DE10122796B4

DE10122796B4 - Kolben-Zylinderaggregat mit einem Faltbalg

Info

Publication number: DE10122796B4
Application number: DE10122796A
Authority: DE
Inventors: John Dipl.-Ing. Collis; Volker-Oliver Dipl.-Ing. Hupperich
Original assignee: ZF Sachs AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2001-05-11
Filing date: 2001-05-11
Publication date: 2006-03-09
Anticipated expiration: 2021-05-12
Also published as: US7032896B2; US20020189441A1; DE10122796A1

Abstract

Kolben-Zylinderaggregat, umfassend ein Behälterrohr, in dem eine Kolbenstange axial beweglich geführt ist, die zumindest teilweise von einem Schutzrohr mit mindestens einer elastischen Falte abgedeckt wird, wobei konzentrisch zur Kolbenstange ein Anschlagpuffer angeordnet ist, der in einem Endbereich einer Einfahrbewegung der Kolbenstange auf einer Endkappe zur Anlage kommt, die bei einem fertigmontierten Kolben-Zylinderaggregat am Behälterrohr anliegt, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlagpuffer (9), das Schutzrohr (1) und die Endkappe (21) unabhängig vom Kolben-Zylinderaggregat (3) eine vormontierte Baueinheit bilden, wobei die Endkappe (21) von dem Anschlagpuffer (9) bei einer Einfederungsbewegung der Kolbenstange (17) in das Behälterrohr (37) auf dieses aufgepresst wird, wobei die Endkappe (21) zur Anbindung an das Schutzrohr (1) einen zumindest abschnittsweise umlaufenden Rand (23) aufweist, der in Formschluss mit dem Schutzrohr (1) steht, wobei die Endkappe (21) im Bereich ihres Randes (23) radial elastisch ausgeführt ist und das Behälterrohr in Richtung der zu montierenden Endkappe einen Längenabschnitt mit einer Durchmesserreduzierung...

Description

Die Erfindung betrifft ein Kolben-Zylinderaggregat mit einem Faltenbalg entsprechend dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.

Aus der DE 1 968 945 U ist ein Kolbenstoßdämpfer bekannt, dessen Kolbenstange von einem Anschlagpuffer in Kombination mit einem Faltenbalg abgedeckt wird. Der Anschlagpuffer und der Faltenbalg bilden eine eigenständige Baueinheit, wobei die Befestigung des Faltenbalges am unteren Ende des Anschlagpuffers ausgeführt ist. Dadurch ergibt sich eine koaxiale Anordnung des Anschlagpufferendes zum benachbarten Faltenbalgende. Ein zylinderseitiges Ende des Faltenbalges wird von einem Hülsenabschnitt des Federtellers radial positioniert. Eine axiale Fixierung des Faltenbalgendes an dem Hülsenabschnitt besteht nicht. Es ist eher davon auszugehen, dass sich dieses Ende in einem vorgegebenen Rahmen axial zwischen dem Federteller und einem Rand einer Anschlaghülse bewegen kann. Bei einer maximalen Einfederung stützt sich der Anschlagpuffer auf der Anschlaghülse ab. Der Fal tenbalg übernimmt beim maximalen Einfederungsweg keine Druckkräfte auf irgendein Bauteil des Kolbenstoßdämpfers.

Die DE 91 09 020 U1 beschreibt eine Zylinderrohrendkappe für einen Schwingungsdämpfer, die in einem Ausführungsbeispiel mit ihrem umlaufenden Rand eine Formschlussverbindung mit einem Faltenbalg eingeht. Der Faltenbalg selbst ist zwischen einer Scheibe, an deren Unterseite sich ein Anschlagpuffer abstützt, und einem elastischen Lagerkörper verspannt. Bei der Montage wird die Zylinderrohrendkappe auf das Ende des Behälterrohres gepresst. Anschließend schiebt man den Anschlagpuffer auf die Kolbenstange und knöpft den Faltenbalg auf die besagte Scheibe. Die Zylinderrohrendkappe und der Faltenbalg können keinesfalls als vormontierte Baueinheit gefertigt werden, da sich ansonsten die Scheibe mit dem Anschlagpuffer nicht mehr in den Faltenbalg einführen lässt.

Die DE 41 37 447 A1 offenbart einen Teleskopstoßdämpfer, bei dem am kolbenstangenaustrittsseitigen Ende eine Endkappe am Behälterrohr befestigt ist. Des weiteren umfasst das Kolben-Zylinderaggregat einen Anschlagpuffer, der sich axial an einem Federteller abstützt. Ein Faltenbalg ist in ein Hülsenteil eines aufbauseitigen Federtellers eingeknöpft. Bei der Endmontage des Kolben-Zylinderaggregates wird das untere Ende des Faltenbalges aufgrund der Vorspannung in Druckrichtung auf einen umlaufenden Rand der Endkappe in eine Formschlussverbindung, gedrückt. Dazu muss sich das untere Ende des Faltenbalges radial aufweiten können. Bei einer Fahrzeugtragfeder mit einem vergleichsweise kleinen Innendurchmesser kann es zu einer Berührung des unteren Randes des Faltenbalges mit der Tragfeder kommen, die dazu führt, dass die vorgegebene Montagebewegung nicht ausgeführt werden kann.

Des weiteren ist es erforderlich, dass der Faltenbalg werkstoffbedingt oder aufgrund der Geometrie relativ steif ausgeführt ist. Diese relative Steifigkeit wirkt sich jedoch negativ auf die Dauerhaltbarkeit des Faltenbalges aus. Es gilt der Zusammenhang, dass eine größere Steifigkeit mit einer höheren Belastung innerhalb des Materials des Faltenbalges während der ständigen Aus- und Einfederungsbewegung des Kolben-Zylinderaggregats verbunden ist.

Die DE 199 33 783 A1 betrifft für eine Gehäuse-Stangenanordnung ein Schutzelement, das aus einem Anschlagpufferelement, einem Schlauchabschnitt und einer Endkappe besteht. Das Schlauchelement ist hoch elastisch ausgeführt und überträgt deshalb keine nennenswerten Axialkräfte von der Endkappe auf den Anschlagpuffer.

Die DE 196 41 728 A1 offenbart verschiedene Varianten eines Federtellers mit einem Rohrkörper, der mit einem Schutzbalg eine Formschlussverbindung eingeht. Optional kann das Federbein einen Anschlagpuffer und eine Endkappe aufweisen.

In der DE 650 195 C ist ein Schwingungsdämpfer beschrieben, dessen Faltenbalg Zwischenböden aufweist, die als Anschlagpuffer dienen. An der Kolbenstangenaustrittsseite ist eine Kolbenstangenführung montiert, die radial mit einem äußeren Rohr verbunden ist. Das untere Ende des Anschlagpuffers ist an der Kolbenstangenführung, die als Deckel fungiert, befestigt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Schwingungsdämpfer zu realisieren, dessen Faltenbalg auch bei sehr beengten radialen Bauräumen montierbar ist.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe von den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Die Montage der Baueinheit Schutzrohr-Anschlagpuffer-Endkappe kann unabhängig von Bauraumvorgaben des Kolben-Zylinderaggregates erfolgen. Eventuell vorhandene Tragfedern, wie sie bei einem Federbein üblich sind, stellen kein Montagehindernis dar. Des weiteren erreicht man den Vorteil, dass das Aufpressen der Endkappe ohne Einfluss des Schutzrohres erfolgt. Man kann deshalb auch einen Faltenbalg verwenden, dessen Lebensdauer durch den Montagevorgang nicht negativ beeinflusst wird.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung weist der Anschlagpuffer mindestens ein Formschlussprofil, z. B. eine Hinterschneidung, auf, in das das Schutz rohr formschlüssig eingreift. Man erreicht eine axial feste und vor allem definierte Verbindung zwischen dem Schutzrohr und dem Anschlagpuffer.

Gemäß einem vorteilhaften Unteranspruch geht der Anschlagpuffer im Bereich seines der Endkappe abgewandten Endes mit dem Schutzrohr die Formschlussverbindung ein.

Es besteht die Möglichkeit, dass die Endkappe axial verlaufende Schlitze aufweist, die den Rand in einzelne Segmente unterteilt. Die Endkappe wird im Bereich der Schlitze radial elastisch und erleichtert die Verbindung mit dem Schutzrohr.

Für eine einfache Montage weist die Endkappe an ihrem randseitigen Ende einen axialen Überstand zu dem Schutzrohr auf. Mit einem geeigneten Werkzeug, z. B. einer Hülse mit einem Innenkonus, können die Segmente der Endkappe gleichmäßig nach radial innen verformt werden, um die Verbindung mit dem Schutzrohr zu erleichtern.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung weist der Anschlagpuffer einen zylindrischen Abschnitt auf, der zusammen mit einem Befestigungsteil des Schutzrohres in einen Hülsenabschnitt eines kolbenstangenseitigen Befestigungsorgans eingepresst wird. Die Pressverbindung kann form- und/oder kraftschlüssig ausgeführt sein. Der Hülsenabschnitt dient zur Zentrierung des Anschlagpuffers und zur Krafteinleitung bei dem Aufpressen der Endkappe über den Anschlagpuffer. Der Begriff „kolbenstangenseitig" ist derart zu verstehen, dass das Befestigungsorgan zwar axial ortsfest zu Kolbenstange, aber nicht unmittelbar mit der Kolbenstange verbunden sein muss.

Anhand der folgenden Figurenbeschreibung soll die Erfindung näher erläutert werden.
Es zeigt:
1 Schutzrohr mit Anschlagpuffer und Endkappe als Baueinheit
2 Kolben-Zylinderaggregat mit der erfindungsgemäßen Baueinheit
Die 1 zeigt ein Schutzrohr 1 für ein Kolben-Zylinderaggregat 3, wobei das Schutzrohr mindestens eine axial elastische Falte aufweist. Nach der Montage durch das untere Ende des Schutzrohres geht ein Befestigungsteil 5 eine Formschlussverbindung mit einem zylindrischen Abschnitt 7 an einem Ende eines Anschlagpuffers 9 ein. Der Puffer selbst besteht aus einem Elastomer, einem Gummi oder einem gummiähnlichen Werkstoff. Dazu verfügt der Anschlagpuffer über ein Formschlussprofil in der Ausgestaltung einer umlaufenden Hinterschneidung 11, in die das Schutzrohr 1 eingreift. Zusätzlich verfügt das Schutzrohr über einen Boden 13, der sich an dem besagten Ende des Anschlagpuffers abstützt. Damit ist eine axial eindeutig definierte Position des Schutzrohres zum Anschlagpuffer gesichert, die sich auch leicht überprüfen lässt. In dem Boden ist eine Durchgangsöffnung 15 für eine Kolbenstange 17 des Kolben-Zylinderaggregates 3 ausgeführt. Diese Durchgangsöffnung 15 ist geringfügig größer als eine Aufnahmeöffnung 19 im Anschlagpuffer, so dass ein Teil der Stirnfläche des zylindrischen Abschnitts 7 nach der Montage sichtbar ist.
Eine Endkappe 21 wird durch das Einschieben durch das untere Ende des Schutzrohres mit diesem verbunden, wobei die Endkappe zu diesem Zweck einen umlaufenden Rand 23 aufweist, der einen Absatz 25 des Schutzrohres hintergreift. Die Endkappe 21 verfügt über ein topfförmiges Grundteil mit einer Stützfläche 27 für den Anschlagpuffer 9 und einer Zentrierhülse 29, die an ihrer Innenwand radial elastische Führungsstege 31 aufweist.
Der Zentrierhülse 29 schließen sich in Richtung des unteren Endes des Schutzrohres elastische Segmente 33 an, die durch axiale Schlitze 35 voneinander getrennt sind, wobei kurz vor dem Ende der Segmente der umlaufende Rand 23 ausgeführt ist.
Die Segmente 33 weisen zum Schutzrohr 1 einen axialen Überstand 36 auf, so dass durch ein geeignetes Werkzeug eine gleichmäßige elastische Verformung der Segmente 33 erreicht werden kann, um das Schutzrohr 1 mit der Endkappe verrasten zu lassen. Im fertig montierten Zustand kann man anhand des axialen Überstandes den korrekten Montageablauf kontrollieren. Die Baueinheit Schutzrohr 1, Anschlagpuffer 9 und Endkappe 21 kann völlig unabhängig von einem Kolben-Zylinderaggregat 3 vormontiert werden.
Die 2 zeigt das Kolben-Zylinderaggregat 3, wobei nur ein Behälterrohr 37 dargestellt ist. Bei dem Kolben-Zylinderaggregat kann es sich um einen Schwingungsdämpfer beliebiger Bauart, eine pneumatische Feder oder anderen hydraulischen Aktuator handeln.
Das Behälterrohr trägt einen Federteller 39 für eine Fahrzeugtragfeder 41. Die auf dem Federteller 39 aufliegende Endwindung 43 verfügt über einen kleineren Durchmesser als der Absatz 25 des Schutzrohres 1.
Die Kolbenstange ist mit einem kolbenstangenseitigen Befestigungsorgan 45 verbunden, das wiederum z. B. an einem nicht dargestellten Kraftfahrzeugaufbau angeschlossen werden kann. Das Befestigungsorgan 45 verfügt über einen topfförmigen Hülsenabschnitt 47, der das Schutzrohr 1 mit seinem Befestigungsteil 5 gegen den zylindrischen Abschnitt 7 des Anschlagpuffers 9 verspannt und auch zentriert. Zusätzlich ist es möglich, dass Nocken 48 am Umfang des topfförmigen Hülsenabschnitts 47 in das Formschlussprofil 11 am Anschlagpuffer 9 und Schutzrohr 1 einrasten, um dadurch eine bessere axiale Fixierung von Schutzrohr und Anschlagpuffer im Befestigungsorgan 45 zu erreichen.
Bei der Montage wird die Fahrzeugtragfeder 41 auf den Federteller 39 des Kolben-Zylinderaggregates 3 geschoben. In einem zweiten Montageschritt wird die Baueinheit Schutzrohr-Anschlagpuffer-Endkappe auf die Kolbenstange 17 aufgefädelt, wobei man die Endkappe 21 auf das kolbenstangenseitige Ende des Behälterrohres 37 aufsetzt. Man kann, wie in diesem Ausführungsbeispiel dargestellt, eine Montageschräge an den Segmenten 33 vornehmen und/oder eine Durchmesserreduzierung am Behälterrohr 37 vornehmen, um ein leichteres Aufsetzen zu erreichen.
Anschließend wird das kolbenstangenseitig Befestigungsorgan 45 auf der Fahrzeugtragfeder 41 positioniert. Abschließend wird das kolbenstangenseitige Befestigungsorgan 45 gegen die Kraft der Fahrzeugtragfeder in Richtung des Behälterrohres 37 bewegt. Dabei wird nach einem gewissen Hubweg der Anschlagpuffer 9 auf der Stützfläche 27 der Endkappe 21 aufsetzen und am anderen Ende an einer Stirnfläche 49 des Befestigungsorgans 45 anliegen. Bei weiterer Krafteinleitung wird die Endkappe von dem Befestigungsorgan über den Anschlagpuffer soweit auf das Behälterrohr geschoben, bis die Führungsstege 31 der Endkappe am Behälterrohr anliegen und eine Innenseite 51 der Stützfläche 27 (1) auf dem Behälterrohr zur Anlage kommt. Bei dieser Montagebewegung können sich die Segmente 33 radial aufweiten und die Verbindung zur Schutzrohr noch verfestigen. Zwischen dem Behälterrohr und der Endkappe kommt es aufgrund der elastischen Führungsstege 31 zu einer Presspassung, die die Endkappe sicher in ihrer Position hält. Bei der gesamten Montagebewegung wird das Schutzrohr überhaupt nicht belastet. Ebenfalls durch die o. g. Krafteinleitung werden das Schutzrohr und der Anschlagpuffer 9 in den topfförmigen Hülsenabschnitt 47 des Befestigungsorgans 45 gepresst, bis das Schutzrohr axial an der Stirnfläche 49 des Befestigungsorgans anliegt. Dabei hintergreifen die Nocken 48 des Befestigungsorgans das Formschlussprofil bzw. die Hinterschneidung 11. Auch der Anschlagpuffer 9 wird nur geringfügig beansprucht, da die Montagekraft über die Stirnfläche 49 des Befestigungsorgans 45 in den Anschlagpuffer 9 eingeleitet wird. Trotz des sehr kleinen Ringraums zwischen dem Behälterrohr 37 und der Fahrzeugtragfeder 41 wird eine zuverlässige Montage der Endkappe 21 auf dem Behälterrohr erreicht.

Claims

Kolben-Zylinderaggregat, umfassend ein Behälterrohr, in dem eine Kolbenstange axial beweglich geführt ist, die zumindest teilweise von einem Schutzrohr mit mindestens einer elastischen Falte abgedeckt wird, wobei konzentrisch zur Kolbenstange ein Anschlagpuffer angeordnet ist, der in einem Endbereich einer Einfahrbewegung der Kolbenstange auf einer Endkappe zur Anlage kommt, die bei einem fertigmontierten Kolben-Zylinderaggregat am Behälterrohr anliegt, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlagpuffer (9), das Schutzrohr (1) und die Endkappe (21) unabhängig vom Kolben-Zylinderaggregat (3) eine vormontierte Baueinheit bilden, wobei die Endkappe (21) von dem Anschlagpuffer (9) bei einer Einfederungsbewegung der Kolbenstange (17) in das Behälterrohr (37) auf dieses aufgepresst wird, wobei die Endkappe (21) zur Anbindung an das Schutzrohr (1) einen zumindest abschnittsweise umlaufenden Rand (23) aufweist, der in Formschluss mit dem Schutzrohr (1) steht, wobei die Endkappe (21) im Bereich ihres Randes (23) radial elastisch ausgeführt ist und das Behälterrohr in Richtung der zu montierenden Endkappe einen Längenabschnitt mit einer Durchmesserreduzierung aufweist.
Kolben-Zylinderaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlagpuffer (9) mindestens ein Formschlussprofil (11) aufweist, in das das Schutzrohr (1) formschlüssig eingreift.
Kolben-Zylinderaggregat nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlagpuffer (9) im Bereich seines der Endkappe (21) abgewandten Endes mit dem Schutzrohr (1) die Formschlussverbindung eingeht.
Kolben-Zylinderaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Endkappe (21) axial verlaufende Schlitze (35) aufweist, die den Rand (23) in einzelne Segmente (33) unterteilt.
Kolben-Zylinderaggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlagpuffer (9) einen zylindrischen Abschnitt (7) aufweist, der zusammen mit einem Befestigungsteil (5) des Schutzrohres (1) in einen Hülsenabschnitt (47) eines kolbenstangenseitigen Befestigungsorgans (45) eingepresst wird.
Kolben-Zylinderaggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Endkappe (21) an ihrem randseitigen Ende einen axialen Überstand (36) zu dem Schutzrohr (1) aufweist.