DE4226180A1

DE4226180A1 - Kolben-Kolbenstangen-Einheit und Verfahren zu deren Herstellung

Info

Publication number: DE4226180A1
Application number: DE4226180A
Authority: DE
Inventors: Werner Roesch
Original assignee: Suspa Compart AG
Current assignee: Suspa Compart AG
Priority date: 1992-08-07
Filing date: 1992-08-07
Publication date: 1994-02-10
Also published as: ES1025447U; ITMI930637U1; IT230622Y1; ES1025447Y; ITMI930637V0; US5388677A; FR2694612A1; CN2171038Y; KR940005951U

Description

Die Erfindung betrifft eine Kolben-Kolbenstangen-Einheit nach dem Ober begriff des Anspruches 1 und ein Verfahren nach dem Oberbegriff des An spruches 7.

Insbesondere bei längenverstellbaren Gasfedern mit einem Betätigungs-Ven til an dem dem Kolbenstangenaustritt entgegengesetzten Ende des Gehäuses muß die Verbindung zwischen Kolben- und Kolbenstange gasdicht sein, damit die beiden in der Gasfeder durch den Kolben voneinander getrenn ten Innenräume gasdicht voneinander getrennt sind. Zwischen der Außen umfangsfläche und der Innenwand des zugeordneten Gehäuses ist hierzu eine Dichtung vorgesehen. Zusätzliche Dichtungen müssen zwischen der Kolbenstange und dem Kolben vorgesehen sein, da der Kolben als Ring scheibe ausgebildet ist, der von einem zapfenförmigen Ende der Kolben stange durchsetzt ist, das mit der Kolbenstange vernietet ist. Diese Aus gestaltung ist bei den längenverstellbaren Gasfedern, wie sie weit ver breitet sind, allgemein bekannt, beispielsweise aus der DE-PS 18 12 282 (entsprechend US-Patent 3 656 593) oder der EP 0 447 675 A1 (entspre chend US Ser. No. 07/672.805). Der konstruktive Aufwand dieser Verbindun gen ist groß; darüber hinaus ist nicht völlig auszuschließen, daß die Verbindungen während des Betriebes undicht werden, was zur Folge hat, daß die entsprechende Gasfeder unbrauchbar wird.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Kolben-Kolbenstan gen-Einheit der gattungsgemäßen Art zu schaffen, die bei einfachem kon struktivem Aufbau absolut gasdicht ist, und ein Verfahren zur Herstellung dieser Verbindung anzugeben.

Diese Aufgabe wird bei einer Kolben-Kolbenstangen-Einheit nach dem Ober begriff des Anspruches 1 erfindungsgemäß durch die Merkmale im Kenn zeichnungsteil des Anspruches 1 gelöst. Dadurch, daß der Kolben über seinen gesamten Querschnitt geschlossen ist, da er einen geschlossenen Boden aufweist, ist die Verbindung von Kolbenstange und Kolben absolut gasdicht. Die Verbindung von Kolbenstange und Kolben ist auch unlösbar und damit sicher, da zwischen Kolben und Kolbenstange ein Formschluß, also beispielsweise nicht nur eine Gewindeverbindung, besteht. Eine der artige Kolben-Kolbenstangen-Einheit ist selbstverständlich nicht nur in längenverstellbaren Gasfedern, sondern beispielsweise auch in Hydraulik- Zylindern einsetzbar.

Die Ansprüche 2 und 3 geben besonders bevorzugte Ausgestaltungen der Formschluß-Verbindung wieder. Anspruch 4 stellt sicher, daß die Kolben stange eine exakt zentrierte und ausgerichtete Lage zum Kolben aufweist. Durch die Ansprüche 5 und 6 wird erreicht, daß der hülsenförmige Ab schnitt der Kolbenstange nur so lang ist, daß er in vollem Umfang im Sackloch des Kolbens aufgenommen wird, andererseits aber auch die min destens eine Ausnehmung überdeckt, so daß er dort verformt werden kann.

Anspruch 7 gibt ein einfaches Verfahren zur Herstellung der formschlüssi gen Verbindung wieder.

Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung. Es zeigt

Fig. 1 eine längenverstellbare Gasfeder mit einer Kolben-Kolbenstangen- Einheit,

Fig. 2 einen Kolben und das an diesem zu befestigende Ende einer Kol benstange vor der Verbindung miteinander und

Fig. 3 die Herstellung der Verbindung von Kolben und Kolbenstange.

Die in Fig. 1 dargestellte längenverstellbare Gasfeder weist ein Gehäuse 1 auf, das im wesentlichen aus zwei konzentrisch ineinander gelagerten Rohren mit unterschiedlichem Durchmesser, nämlich einem Innenzylinder 2 und einem Außenzylinder 3, besteht. Zwischen dem Außenzylinder 3 und dem Innenzylinder 2 ist aufgrund des unterschiedlichen Durchmessers von Innenzylinder 2 und Außenzylinder 3 ein Ringraum 4 gebildet.

In dem Innenzylinder 2 ist ein weiter unten noch genauer zu beschreiben der Kolben 5 axial verschiebbar angeordnet, der mittels einer Dichtung 6 gegenüber der Innenwand 7 des Innenzylinders 2 gasdicht abgedichtet ist. Die O-ringförmige Dichtung 6 liegt in einer Ringnut 8 in einer zum Teil zylindrischen Außenumfangsfläche 9 des Kolbens 5. Der Kolben 5 ist an einem Ende einer Kolbenstange 10 befestigt, die koaxial zur gemeinsamen Mittel-Längs-Achse 11 von Gehäuse 1 und Kolbenstange 10 verschiebbar geführt ist. Sie ist aus einem Ende des Gehäuses 1 herausgeführt. An diesem Ende ist das Gehäuse 1 durch eine Abschlußscheibe 12 verschlos sen, die an ihrem Außenumfang mit einer Ringdichtung 13 gegenüber der Innenwand 14 des Außenzylinders 3 gasdicht abgedichtet ist. Die Ab schlußscheibe 12 ist durch eine Umbördelung 15 des Außenzylinders 3 axial nach außen gehalten. Auf der Innenseite liegt gegen die Ab schlußscheibe 12 eine topfförmige Hülse 16 an, die eine Mehrfach-Lippen- Dichtung 17 aufnimmt, die mit ihren Lippen dichtend gegen die Kolben stange 10 anliegt. Dadurch wird ein Gasaustritt entlang der Oberfläche der Kolbenstange 10 nach außen unterbunden. Gegen die Hülse 16 stützt sich vom Innenraum 18 des Gehäuses 1 her ein an der Innenwand 14 des Außenzylinders 3 anliegendes Zentrierstück 19 ab, das mit Rippen 20 ver sehen ist, auf denen der Innenzylinder 2 mit seiner Innenwand 7 radial abgestützt, also zentriert, ist. Auf diesen Rippen 20 ist der Innenzylinder 2 auch axial fest abgestützt, also axial einseitig festgelegt. Dadurch daß nur Rippen 20 zur Zentrierung und axialen Abstützung des Innenzylinders 2 vorgesehen sind, ist in diesem Bereich der Ringraum 4 mit dem Innen raum 18 im Innenzylinder 2 verbunden, der zwischen dem Kolben 5, dem kolbenstangenaustrittseitigen Ende des Gehäuses 1 und der Innenwand 7 des Innenzylinders 2 begrenzt wird. Zwischen den Rippen 20 sind also Überströmkanäle 21 zwischen dem Innenraum 18 und dem Ringraum 4 ge bildet.

An dem dem Kolbenstangenaustritt entgegengesetzten Ende des Gehäuses 1 ist ein Ventil 22 angeordnet, mittels dessen der im Innenzylinder 2 zwi schen dem Kolben 5 und dem Ventil 22 befindliche Innenraum 23 mit dem Ringraum 4 und damit dem anderen Innenraum 18 verbunden bzw. von diesem getrennt werden kann.

Das Ventil 22 weist einen Ventilkörper 24 auf, der in seinem axialen mittleren Bereich mit einem Ringbund 25 versehen ist, der an der Innen wand 14 des Außenzylinders 3 anliegt, wodurch der Ventilkörper 24 im Außenzylinder 3 zentriert wird. Der Ventilkörper 24 ist mittels zweier Ringdichtungen 26, 27 zum einen gegen die Innenwand 14 des Außenzylin ders 3 bzw. die Innenwand 7 des Innenzylinders 2 gasdicht abgedichtet. Das Ventil 22 weist einen koaxial zur Achse 11 im Ventilkörper 24 geführten Betätigungsstift 28 auf, mittels dessen beim Hereindrücken des Betäti gungsstiftes 28 in den Ventilkörper 24 hinein das Ventil geöffnet und da mit der Innenraum 23 mit dem Ringraum 4 und damit dem gegenüberlie genden Innenraum 18 verbunden werden kann. Der Betätigungsstift 28 ist in Fig. 1 in der geschlossenen Stellung des Ventils 22 dargestellt. Die Innenräume 18, 23 und der Ringraum 4 sind mit Druckgas und einer klei nen Menge Öl gefüllt, wobei das Öl zur Schmierung der Kolbenstange 10 und damit auch zur Verbesserung der Abdichtung zwischen Kolbenstange 10 und Dichtung 17 dient. Der Ventilkörper 24 des Ventils 22 ist mittels einer Umbördelung 29 des Außenzylinders 3 in Richtung der Achse 11 ge gen ein Herausschieben aus dem Gehäuse 1 gesichert und festgelegt. Die längenverstellbare Gasfeder ist - soweit sie bisher beschrieben wurde - allgemein bekannt und in der Praxis weit verbreitet. Sie ist beispielswei se aus der DE-PS 18 12 282 (entsprechend US-Patent 3 656 593) oder der EP 0 447 675 A1 (entsprechend US Ser. No. 07/672.805) bekannt.

Wie aus den Zeichnungsfiguren hervorgeht, ist der Kolben 5 als geschlos sener Körper ausgebildet, d. h. er weist auf seiner der Kolbenstange 10 abgewandten, dem Innenraum 23 zugewandten Seite einen geschlossenen Boden 30 auf. Die Kolbenstange 10 ist in einem Sackloch 31 des Kolbens 5 angeordnet. Das Sackloch 31 ist zylindrisch ausgebildet und weist in sei nem dem Boden 30 benachbarten Bereich eine Ringnut 32 von etwa trapez förmigem Querschnitt auf, die sich vom Sackloch radial nach außen ver jüngt. Beiderseits dieser Ringnut 32 sind ringzylindrische Abschnitte 33, 33′ des Sackloches 31 mit einem Innendurchmesser d angeordnet. Die Ringnut 32 ist gegenüber der die Dichtung 6 aufnehmenden Ringnut 8 in der Außenumfangsfläche 9 des Kolbens 5 in Richtung der Achse 11 hin zum Boden 30 versetzt.

Die Kolbenstange 10 weist an ihrem mit dem Kolben 5 zu verbindenden En de einen hülsenförmigen Abschnitt 34 auf, dessen dünne ringzylindrische Wand 35 durch ein zur Achse 11 koaxiales Sackloch 36 gebildet ist. Der Außendurchmesser D des hülsenförmigen Abschnitts 34, der im übrigen identisch ist mit dem Durchmesser der Kolbenstange 10, ist gleich dem In nendurchmesser d des Sackloches 31 des Kolbens 5, so daß der hülsenför mige Abschnitt 34 spielfrei in das Sackloch 31 des Kolbens 5 eingescho ben werden kann. Die Länge a des hülsenförmigen Abschnitts 34 ist klei ner als die Tiefe b des Sackloches 31, aber größer als der maximale Ab stand c von Boden 30 und Ringnut 32, so daß nach dem vollständigen Einschieben des hülsenförmigen Abschnitts 34 in das Sackloch 31 die Ringnut 32 im Kolben 5 vollständig von der dünnen Wand 35 des hülsen förmigen Abschnitts 34 überdeckt wird. Andererseits befindet sich im Be reich der Öffnung 37 des Sackloches 31 bereits der massive Bereich der Kolbenstange 10. Die Dicke e der Wand 35 des hülsenförmigen Abschnitts 34 beträgt bei einem Durchmesser D des hülsenförmigen Abschnitts 34 von etwa 10 mm in der Regel 0,7 bis 1 mm. Die Kolbenstange 10 besteht aus üblichem Baustahl. Der Kolben 5 besteht aus einer Leichtmetall-Legierung, üblicherweise Aluminium-Druckguß.

Zur Herstellung der Verbindung zwischen Kolben 5 und Kolbenstange 10 wird der hülsenförmige Abschnitt 34 der Kolbenstange 10 in das Sackloch 31 des Kolbens 5 eingeschoben, bis die Wand 35 auf dem Boden 30 des Kolbens 5 aufsitzt. Der Kolben 5 wird in einer seiner Außenform im we sentlichen angepaßten Aufnahme 38 eines Pressentisches 39 gehalten.

Die Kolbenstange 10 ist mit einer in Richtung der Achse 11 zum Kolben 5 hin wirkenden Kraft P beaufschlagt, die beispielsweise durch eine nicht dar gestellte hydraulische Presse aufgebracht werden kann. Durch diese Kraft P wird der sich gegen den Boden 30 des Kolbens 5 abstützende hülsenför mige Abschnitt 34 gestaucht, wobei dessen Wand sich in die Ringnut 32 des Sackloches 31 des Kolbens 5 ausbaucht. Diese Ausbauchung bildet ei nen nach außen über die Wand 35 vorstehenden Ringbund 40, der die Ringnut 32 zumindest teilweise ausfüllt, so daß die Kolbenstange 10 und der Kolben 5 in Richtung der Achse 11 fest miteinander verbunden sind. Die Verbindung von Kolben 5 mit Kolbenstange 10 ist gasdicht, da der Kolben 5 einen geschlossenen Boden 30 aufweist, d. h. im Bereich der Kol benstange 10 kann bei der in Fig. 1 dargestellten und oben beschriebenen Gasfeder kein Druckgas vom Innenraum 18 zum Innenraum 23 gelangen. Wegen des geschlossenen Bodens 30 sind keinerlei gesonderte Abdichtungs maßnahmen im Bereich der Kolbenstange 10 notwendig.

Die Außenumfangsfläche 9 des Kolbens 5 weist im Bereich des geschlosse nen Bodens 30 einen verjüngten Abschnitt 41 auf, der ein Einführen des Kolbens 5 in den Innenzylinder 2 bei der Montage der Gasfeder erleichtert und der Kantenpressungen zwischen der Außenumfangsfläche 9 und der In nenwand 7 des Innenzylinders 2 verhindert.

Claims

1. Kolben-Kolbenstangen-Einheit, insbesondere für eine längenverstellbare Gasfeder, bestehend aus einer Kolbenstange (10), einem Kolben (5) und einer gasdichten Verbindung zwischen Kolben (5) und Kolbenstange (10), dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (5) einen geschlossenen Boden (30) und ein einseitig offenes Sackloch (31) aufweist und daß die Kolben stange (10) an einem Ende einen in dem Sackloch (31) des Kolbens (5) angeordneten hülsenförmigen Abschnitt (34) aufweist, der formschlüssig mit dem Kolben (5) verbunden ist.

2. Kolben-Kolbenstangen-Einheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Sackloch (31) mit mindestens einer Ausnehmung (Ringnut 32) ver sehen ist, in die eine Ausbauchung (Ringbund 40) des hülsenförmigen Ab schnitts (34) der Kolbenstange (10) hineinragt.

3. Kolben-Kolbenstangen-Einheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, daß das Sackloch (31) mit mindestens einer Ringnut (32) verse hen ist, in die ein Ringbund (40) des hülsenförmigen Abschnitts (34) hin einragt.

4. Kolben-Kolbenstangen-Einheit nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da durch gekennzeichnet, daß beiderseits der mindestens einen Ausnehmung (Ringnut 32) sich ringzylindrische Abschnitte (33, 33′) des Sackloches (31) befinden, deren Innendurchmesser (d) etwa gleich dem Außendurchmesser (D) des hülsenförmigen Abschnitts (34) der Kolbenstange (10) ist.

5. Kolben-Kolbenstangen-Einheit nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da durch gekennzeichnet, daß die Länge (a) des hülsenförmigen Abschnitts (34) kleiner ist als die Tiefe (b) des Sackloches (31) im Kolben (5).

6. Kolben-Kolbenstangen-Einheit nach einem der Ansprüche 3 bis 5, da durch gekennzeichnet, daß die Länge (a) des hülsenförmigen Abschnitts (34) der Kolbenstange (10) größer ist als der größte Abstand (c) zwischen dem Boden (30) und der Ringnut (32).

7. Verfahren zur Herstellung einer Kolben-Kolbenstangen-Einheit nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der hülsenför mige Abschnitt (34) der Kolbenstange (10) in das Sackloch (31) des Kol bens (5) gesteckt wird und daß Kolben (5) und Kolbenstange (10) mit ei ner in Richtung der Achse (11) der Kolbenstange (10) gerichteten Kraft (P) beaufschlagt werden, bis der hülsenförmige Abschnitt (34) eine in die mindestens eine Ausnehmung (Ringnut 32) radial zur Achse (11) hineinra gende und diese zumindest teilweise ausfüllende Ausbauchung (Ringbund 40) aufweist.