DE10145938B4

DE10145938B4 - Kolben-Zylinderaggregat mit einer Reibeinrichtung

Info

Publication number: DE10145938B4
Application number: DE2001145938
Authority: DE
Inventors: Rolf Dipl.-Ing. Mintgen (Fh)
Original assignee: Stabilus GmbH
Current assignee: Stabilus GmbH
Priority date: 2001-09-18
Filing date: 2001-09-18
Publication date: 2004-11-04
Anticipated expiration: 2021-09-19
Also published as: DE10145938A1

Abstract

Kolben-Zylinderaggregat, umfassend einen Zylinder, in dem eine Kolbenstange axial beweglich angeordnet ist, wobei zwischen diesen beiden teleskopierbaren Baugruppen eine Reibeinrichtung funktional angeordnet ist, deren wirksame Reibkraft von mindestens einer Bremsfläche auf eine Gegenfläche der beiden teleskopierbaren Baugruppen in Abhängigkeit einer Betriebszustandsgröße des Kolben-Zylinderaggregates veränderbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass als Betriebszustandsgröße die Winkelstellung des Kolben-Zylinderaggregates (1) zu einer Bezugsebene (35) festgestellt und über Stellmittel (11) auf die Reibeinrichtung (9) übertragen wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Kolben-Zylinderaggregat mit einer Reibeinrichtung entsprechend dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.

In der EP 0445 428 A1 wird ein Kolben-Zylinderaggregat in der Bauform eines Reibungsschwingungsdämpfers beschrieben, dessen Reibkraft verstellbar ist. Dazu verfügt der Reibungsschwingungsdämpfer über eine Einrichtung, mittels der ein Spreizglied, das auf den Reibbelag einwirkt, angesteuert werden kann. Bei dieser Einrichtung handelt es sich um einen aktiv gesteuerten Reibungsdämpfer.

Aus der DE 27 06 884 A1 ist eine pneumatische Feder bekannt, deren Kolben eine elastische Haltevorrichtung aufweist, die mit einer Ausnehmung im Zylinder zusammenwirkt. Mit einer derartigen Haltevorrichtung kann die Haltekraft der Feder nur in definierten Hublagen des Kolbens gesteigert werden.

Ferner ist aus der DE 39 28 141 C1 ein Reibungsdämpfer bekannt, der im wesentlichen aus einem Dämpferrohr, eine im Dämpferrohr geführte Dämpferstange und eine an der Dämpferstange angreifende Sensormasse umfasst. Die Dämpfermasse weist einen Steg auf, der durch das außenliegende Dämpferrohr geführt ist und von der Dämpferstange durchdrungen wird. Bei einer Beschleunigung des Reibungsdämpfers erfolgt trägheitsbedingt eine Auslenkung der Sensormasse, wobei der als Reibelement ausgebildete Steg in direkten Eingriff mit der Dämpferstange kommt und das durch die ausgelenkte Sensormasse erzeugte Drehmoment beschleunigungsabhängige Reibungskräfte an den Anlageflächen zwischen Dämpferrohr und der darin geführten Dämpferstange bewirkt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Kolben-Zylinderaggregat mit einer Haltekraft derart weiterzuentwickeln, dass die Haltekraft hubunabhängig aufgrund einer Betriebszustandsgröße veränderbar ist.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass als Betriebszustandsgröße die Winkelstellung des Kolben-Zylinderaggregates zu einer Bezugsebene festgestellt und über Stellmittel auf die Reibeinrichtung übertragen wird.

Bei einer Anwendung des Kolben-Zylinderaggregates als Feststeller für eine Kraftfahrzeugtür ist es für die Bestimmung der notwendigen Haltekraft sehr vorteilhaft, wenn die Winkelstellung des Kolben-Zylinderaggregates zu einer Bezugsebene verwendet wird, da dieses Maß wesentlich die sinnvolle Haltekraftgröße bestimmt. Bei einem schrägstehenden Fahrzeug, drückt die Gewichtskraft der Seitentür sehr viel stärker auf den Feststeller. Würde man eine konstante Haltekraft bei der Dimensionierung des Feststellers ansetzen, so müsste diese so groß sein, dass eine Fixierung der Fahrzeugtür auch bei einer Schrägstellung möglich wäre. Damit ist aber in vielen Fällen eine viel zu große Betätigungskraft verbunden, um bei einem gerade stehenden Fahrzeug die Tür zu bewegen.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung werden die Stellmittel von einem schwenkbaren Hebel gebildet. Man nutzt die Schwenkbewegung des Hebels als Maß für die Winkellage des Kolben-Zylinderaggregates. Wenn man das Kolben-Zylinderaggregat in seiner Winkellage verändert, dann bewegt sich der schwenkbare Hebel relativ zum Kolben-Zylinderaggregat. Diese Relativbewegung wird als Stellbewegung für die Reibeinrichtung ausgenutzt.

Des weiteren ist vorgesehen, dass der Hebel mit einer Zusatzmasse versehen ist. Die Zusatzmasse vergrößert die Messgenauigkeit, da mit der Zusatzmasse die Trägheit des Hebels ebenfalls vergrößert wird und folglich etwaige Störgrößen, wie z. B. Reibungskräfte in der Lagerung des Hebels, einen geringeren Einfluss ausüben.

Der Hebel ist als ein zweiseitiger Hebel ausgeführt. Damit können alle Winkelstellungen erfasst werden.

Um die gesamte Ausgestaltung der Stellmittel zu vereinfachen, ist der Hebel in einer stabilen Lage bezogen auf den Schwerpunkt des Hebels gelagert. Man nutzt den Effekt aus, dass ein Körper stets das Bestreben hat, eine stabile Lage einzunehmen. Damit wird ein definiertes Betriebsverhalten erreicht.

In diesem Zusammenhang ist vorgesehen, dass die Zusatzmasse verschiebbar gelagert ist, so dass der Hebel unabhängig von seiner Einbaulage eine stabile Lage einnimmt.

Alternativ kann man mindestens zwei Hebel vorsehen, deren Lagepunkte bezogen auf die Längsachse des Kolben-Zylinderaggregates mindestens einen der beiden Hebel eine stabile Lage einnehmen lässt.

Des weiteren kann die Bremsfläche der Reibeinrichtung ein Kurvenprofil bezogen auf die Gegenfläche einer der beiden teleskopierbaren Baugruppen aufweisen. Es lässt sich eine selbstverstärkende Reibkraft durch eine „auflaufende" Bremsfläche erreichen.

Auch für die räumliche Anordnung für die Reibeinrichtung bestehen verschiedene Ausgestaltungsmöglichkeiten. So kann der Hebel von einer Halterung auf dem Zylinder des Kolben-Zylinderaggregates getragen werden und die Reibeinrichtung mit mindestens einer Bremsfläche an der Kolbenstange anliegen. Eine derartige „außenseitige" Lösung kann man leicht an ein bereits vorliegendes Kolben-Zylinderaggregat adaptieren.

Alternativ können bei einer „innenliegenden" Variante die Stellmittel an der aus Kolbenstange/Kolben befindlichen Baugruppe angeordnet sein, wobei die Innenwandung des Zylinders die Gegenfläche für die Bremsfläche bildet.

Anhand der folgenden Figurenbeschreibung soll die Erfindung näher erläutert werden.
Es zeigt:
1 u. 2 Kolben-Zylinderaggregat mit einer außenliegenden Reibeinrichtung
3 Kolben-Zylinderaggregat mit einer innenliegenden Reibeinrichtung
Die 1 zeigt einen Abschnitt eines Kolben-Zylinderaggregates 1, das einen Zylinder 3 aufweist, in dem eine Kolbenstange 5 axial beweglich angeordnet ist. Bei dem Kolben-Zylinderaggregat kann es sich um eine beliebige Bauart handeln, da es für die Anwendung der Erfindung weniger wichtig ist. Besondere Nutzungsmöglichkeiten ergeben sich aber bei Kolben-Zylinderaggregaten, die eine Haltekraft auf eine bewegliches Bauteil ausüben sollen, wie z. B. Gasfedern oder Feststellelemente wie z. B DE 197 34 466 C1 , DE 196 09 040 A1 , DE 39 02 882 A1 oder auch DE 33 01 544 A1 .
An der Kolbenstange ist ein Anschlussorgan 7 angeordnet, das eine Winkelbewegung des Kolben-Zylinderaggregates ermöglicht. Die Ausgestaltung des Anschlussorgans ist für die Erfindung ebenfalls unerheblich.
Das Kolben-Zylinderaggregat verfügt über eine Reibeinrichtung 9 mit einem Hebel 11 als Stellmittel. Der Hebel wiederum wird von einer Halterung 13 in Verbindung mit einem Ausleger 15 auf dem Zylinder des Kolben-Zylinderaggregates getragen. Die Halterung verfügt über eine Lagerstelle 17, in der der Hebel 11, der als zweiseitiger Hebel ausgeführt ist, in einer stabilen Lage bezogen auf seinen Schwerpunkt 19 gelagert ist. Insgesamt verfügt der Hebel über ein nierenförmiges Längsprofil, wobei an seinen Enden Bremsflächen 21; 23 ausgebildet sind, die ein Kurvenprofil bezogen auf eine Gegenfläche 25, in diesem Fall die Oberfläche der Kolbenstange, aufweisen.
Die Halterung 13 verfügt über einen Haltering 27, der in Umfangsrichtung zum Zylinder ausgerichtet werden kann, damit sich der Hebel 11 stets in einer stabilen Schwerpunktslage zur Gegenfläche befindet. Des weiteren kann der Hebel mit mindestens einer Zusatzmasse 29 versehen sein, damit der Hebel unabhängig von seiner Einbaulage stets in einer stabilen Schwerpunktslage zur Gegenfläche gelagert ist. Die Zusatzmassen sind dazu in einer Führung 31 verschieblich gelagert.
In der 1 befindet sich das Kolben-Zylinderaggregat in einer horizontalen Einbaulage. Die Längsachse 33 des Kolben-Zylinderaggregates befindet sich innerhalb einer Bezugsebene 35 (2). In diesem Betriebszustand besteht kein Kontakt zwischen den Bremsflächen und der Gegenfläche, d. h. der Kolbenstange. Die wirksame Haltekraft wird nur von den krafterzeugenden Mitteln innerhalb des Zylinders bestimmt, beispielsweise einer Ventilöffnungskraft.
Die 2 zeigt den Zustand, wenn die Längsachse des Kolben-Zylinderaggregates in einer Winkelstellung zur Bezugsebene ausgelenkt ist. Diese Betriebszustandsgröße des Kolben-Zylinderaggregates kann für die Funktion sehr wichtig sein, da die Haltekraft des Kolben-Zylinderaggregates u. U. für eine sinnvolle Funktion zu vergrößern ist. Wie man leicht nachvollziehen kann, wird der Hebel der Reibeinrichtung aufgrund seiner stabilen Lagerung seine vorgegebene waagerechte Position beibehalten und dabei einen Kontakt zwischen der Bremsfläche und der Gegenfläche herstellen. In dem Maße, wie sich die Winkellage des Kolben-Zylinderaggregates verändern, steuert der Hebel im selben Maße dagegen. In der 2 wirkt nur zusätzlich eine Reibkraft zwischen dem Hebel und der Kolbenstange, wobei das Kurvenprofil der Bremsfläche einen Auflaufeffekt und damit eine Selbstverstärkung der Bremswirkung erzeugt.
Derselbe Effekt wird übrigens erreicht, wenn sich das Kolben-Zylinderaggregat um den Winkel α gegen den Uhrzeigersinn zur Bezugsebene ausgelegt wäre, da dann das andere Ende des Hebels mit seiner Bremsfläche 23 wirksam würde.
Die 3 zeigt eine Variante der Erfindung, bei der die Reibeinrichtung 9 vollständig innerhalb des Kolben-Zylinderaggregates 1 angeordnet ist. Der Zylinder 3 des Kolben-Zylinderaggregates 1 wird von einem Kolben 37 an der Kolbenstange 5 in zwei Arbeitsräume 39, 41 unterteilt. Im Kolben 37 ist ein Verbindungskanal 43 ausgeführt, der von einem extern steuerbaren Ventilstößel 45 willkürlich schaltbar ist. Die beiden Arbeitsräume sind vollständig mit einem Blockiermedium gefüllt Ein Trennkolben 47 separiert den unteren Arbeitsraum 41 von einem Funktionsraum 49, in dem die erfindungsgemäße Reibeinrichtung 9 an einer Verlängerung 51 der Kolbenstange als Teil der Baugruppe Kolbenstange/Kolben angeordnet ist. In diesem Fall wird die Halterung 13 von radialen Stegen 53 gebildet, in denen die Lagerstelle 17 für die Hebel 11 ausgeführt ist. Es werden zwei Hebel eingesetzt, deren Lagerpunkte bezogen auf die Längsachse des Kolben-Zylinder-aggregates mindestens einen der beiden Hebel eine stabile Lage einnehmen lässt, die derart angeordnet sind, dass mindestens einer der Hebel eine stabile Lage einnehmen kann.
Als Gegenfläche für die Bremsfläche 21; 23 der Reibeinrichtung dient die Innenwandung 55 des Zylinders. Ansonsten ist das Wirkprinzip der Reibeinrichtung identisch mit dem bereits zu den 1 und 2 Beschriebenen.

Claims

Kolben-Zylinderaggregat, umfassend einen Zylinder, in dem eine Kolbenstange axial beweglich angeordnet ist, wobei zwischen diesen beiden teleskopierbaren Baugruppen eine Reibeinrichtung funktional angeordnet ist, deren wirksame Reibkraft von mindestens einer Bremsfläche auf eine Gegenfläche der beiden teleskopierbaren Baugruppen in Abhängigkeit einer Betriebszustandsgröße des Kolben-Zylinderaggregates veränderbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass als Betriebszustandsgröße die Winkelstellung des Kolben-Zylinderaggregates (1) zu einer Bezugsebene (35) festgestellt und über Stellmittel (11) auf die Reibeinrichtung (9) übertragen wird.
Kolben-Zylinderaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stellmittel von einem schwenkbaren Hebel (11) gebildet werden.
Kolben-Zylinderaggregat nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Hebel (11) mit einer Zusatzmasse (29) versehen ist.
Kolben-Zylinderaggregat nach den Ansprüchen 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Hebel (11) als ein zweiseitiger Hebel ausgeführt ist.
Kolben-Zylinderaggregat nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Hebel (11) in einer stabilen Lage bezogen auf den Schwerpunkt (19) des Hebels (11) gelagert ist.
Kolben-Zylinderaggregat nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusatzmasse (29) verschiebbar gelagert ist, so dass der Hebel (11) unabhängig von seiner Einbaulage eine stabile Lage einnimmt.
Kolben-Zylinderaggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Hebel (11) vorgesehen sind, deren Lagepunkte bezogen auf die Längsachse des Kolben-Zylinderaggregates mindestens einen der beiden Hebel eine stabile Lage einnehmen lassen.
Kolben-Zylinderaggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremsfläche (21; 23) der Reibeinrichtung (11) ein Kurvenprofil bezogen auf die Gegenfläche (29) einer der beiden teleskopierbaren Baugruppen (3; 5) aufweist.
Kolben-Zylinderaggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Hebel (11) von einer Halterung (13) auf dem Zylinder (3) des Kolben-Zylinderaggregates (1) getragen wird und die Reibeinrichtung (11) mit mindestens einer Bremsfläche (21; 23) an der Kolbenstange (5) anliegt.
Kolben-Zylinderaggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Stellmittel (11) an der aus Kolbenstange/Kolben befindlichen Baugruppe angeordnet sind und die Innenwandung (55) des Zylinders (3) die Gegenfläche für die Bremsfläche (21; 23) bildet.