DE102017010876B4

DE102017010876B4 - Zylinder-Kolben-Einheit mit lastabhängiger Drossel

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Publication number: DE102017010876B4
Application number: DE102017010876.5A
Authority: DE
Inventors: Günther Zimmer; Martin Zimmer
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2017-11-24
Filing date: 2017-11-24
Publication date: 2023-06-01
Anticipated expiration: 2037-11-25
Also published as: JP7146918B2; EP3714184A1; DE102017010876A1; US20200347837A1; US11268589B2; WO2019101258A1; JP2021504642A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Zylinder-Kolben-Einheit mit einem Zylinder und mit einem in Längsrichtung des Zylinders verschiebbarem, mittels einer Kolbenstange geführten Kolben, wobei der Kolben mindestens einen ersten Kolbenkanal und mindestens einen zweiten Kolbenkanal aufweist, die jeweils eine einem Ausgleichsraum zugewandte Ausgleichsraumseite des Kolbens mit einer einem Verdrängungsraum zugewandten Verdrängungsraumseite des Kolbens verbinden, wobei auf der Verdrängungsraumseite mindestens ein Drosselkanal zumindest einen ersten Kolbenkanal mit der Kolbenmantelfläche verbindet und wobei der Kolben an seiner Verdrängungsraumseite einen konzentrisch zu seiner in Längsrichtung orientierten Mittelachse angeordneten Kolbenzapfen aufweist, der eine in Längsrichtung verschiebbare, elastisch verformbare, den Drosselkanal zumindest abschnittsweise überdeckende Kolbenscheibe trägt. Die den Kolbenzapfen umgebende Verdrängungsraumseite weist mindestens einen von einer normal zur Mittelachse liegenden Kolbenstirnflächenebene abweichenden Reliefabschnitt auf. Der Reliefabschnitt ist von einer Vielzahl von konzentrisch zur Mittelachse verlaufenden Begrenzungslinien mehrseitig begrenzt. Jede dieser Begrenzungslinien ist stetig differenzierbar.Mit der vorliegenden Erfindung wird eine Zylinder-Kolben-Einheit mit lastabhängiger Dämpfung entwickelt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Zylinder-Kolben-Einheit mit einem Zylinder und mit einem in Längsrichtung des Zylinders verschiebbarem, mittels einer Kolbenstange geführten Kolben, wobei der Kolben mindestens einen ersten Kolbenkanal und mindestens einen zweiten Kolbenkanal aufweist, die jeweils eine einem Ausgleichsraum zugewandte Ausgleichsraumseite des Kolbens mit einer einem Verdrängungsraum zugewandten Verdrängungsraumseite des Kolbens verbinden, wobei auf der Verdrängungsraumseite mindestens ein Drosselkanal zumindest einen ersten Kolbenkanal mit der Kolbenmantelfläche verbindet und wobei der Kolben an seiner Verdrängungsraumseite einen konzentrisch zu seiner in Längsrichtung orientierten Mittelachse angeordneten Kolbenzapfen aufweist, der eine in Längsrichtung verschiebbare, elastisch verformbare, den Drosselkanal zumindest abschnittsweise überdeckende Kolbenscheibe trägt.
Aus der DE 20 2009 004 752 U1 ist eine derartige Einheit bekannt. Bei niedrigen Hubgeschwindigkeiten kann in der Verzögerungsrichtung eine zu hohe Dämpfung erfolgen.
Die DE 10 2013 001 650 B4 und die EP 2 006 480 B1 offenbaren Zylinder-Kolben-Einheiten, bei denen entweder die Kolbenscheibe von der Kolbenstirnfläche abgehoben ist oder die Kolbenscheibe die Kolbenstirnfläche bis auf einen Durchtrittsweg verschließt.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Problemstellung zugrunde, eine Zylinder-Kolben-Einheit mit lastabhängiger Dämpfung zu entwickeln.
Diese Problemstellung wird mit den Merkmalen des Hauptanspruches 1 gelöst. Dazu weist die den Kolbenzapfen umgebende Verdrängungsraumseite mindestens einen von einer normal zur Mittelachse liegenden Kolbenstirnflächenebene abweichenden Reliefabschnitt auf. Der Reliefabschnitt ist von einer Vielzahl von konzentrisch zur Mittelachse verlaufenden Begrenzungslinien mehrseitig begrenzt. Der Reliefabschnitt ist eine Stirnflächenerhebung. Jede dieser die Stirnflächenerhebung übergreifenden Begrenzungslinien ist stetig differenzierbar und bildet zwei gleichartige, als Minima ausgebildete Extremwerte. Die Kuppe der Stirnflächenerhebung bildet einen weiteren, als Maximum ausgebildeten Extremwert. Der Reliefabschnitt ist mittels mindestens einer in einer Radialebene verlaufenden stetig differenzierbaren Kopflinie der Stirnflächenerhebung begrenzt. Außerdem ist diese Kopflinie entweder eine Gerade und/oder sie weist mindestens einen in Richtung des Verdrängungsraums orientierten Punkt maximalen Abstands in Normalenrichtung zur Kolbenstirnflächenebene auf.
Die Problemstellung wird auch mit einer Zylinder-Kolben-Einheit nach Patentanspruch 2 gelöst, in der die den Kolbenzapfen umgebende Verdrängungsraumseite mindestens einen von einer normal zur Mittelachse liegenden Kolbenstirnflächenebene abweichenden, Reliefabschnitt aufweist. Der Reliefabschnitt ist von einer Vielzahl von konzentrisch zur Mittelachse verlaufenden Begrenzungslinien mehrseitig begrenzt. Der Reliefabschnitt ist eine einen die Kolbenkanäle umgebenden äußeren Bereich der Verdrängungsraumseite radial durchdringende Durchgangssenke. Jede dieser Begrenzungslinien ist stetig differenzierbar und hat zwei gleichartige, als Maxima ausgebildete Extremwerte, zwischen denen als weiterer Extremwert ein Minimum liegt. Der Reliefabschnitt ist mittels mindestens einer in einer Radialebene verlaufenden stetig differenzierbaren Kopflinie begrenzt. Außerdem ist diese Kopflinie eine Gerade ist und enthält das Minimum der Begrenzungslinie.
In der beispielsweise hydraulischen Zylinder-Kolben-Einheit grenzt der Kolben einen Verdrängungsraum gegen einen Ausgleichsraum ab. Beim Verfahren des Kolbens mit der daran angeschlossenen Kolbenstange in Richtung des Verdrängungsraums wird in einem Teilhub des Gesamthubs des Kolbens hydraulisches Öl durch die Zylinderkanäle vom Verdrängungsraum in den Ausgleichsraum verdrängt. Gleichzeitig wird die auf der Seite des Verdrängungsraums angeordnete Kolbenscheibe auf den Kolben gedrückt. Je nach dem sich im Verdrängungsraum aufbauenden Druck werden die Kolbenkanäle mehr oder weniger verschlossen, wobei während des gesamten Hubs der den Drosselkanal bildende Stirnflächenkanal geöffnet bleibt. Bei einer hohen Geschwindigkeit des Kolbens schmiegt sich die Kolbenscheibe an den Reliefabschnitt an, sodass die Kolbenkanäle bis auf den Drosselkanal verschlossen sind. Verfährt der Kolben mit niedriger Geschwindigkeit in Richtung des Verdrängungsraums, erfolgt keine oder eine nur geringe Verformung der Kolbenscheibe, sodass die Kolbenkanäle geöffnet bleiben. Die Zylinder-Kolben-Einheit weist damit eine mehrstufige und lastabhängige Dämpfung auf. Beim Rückhub in Richtung des Ausgleichsraums wird die Kolbenscheibe von der Kolbenstirnseite abgehoben, sodass das Dämpfungsmittel weitgehend ungehindert vom Ausgleichsraum in den Verdrängungsraum strömen kann.
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung schematisch dargestellter Ausführungsformen.

1: Längsschnitt einer Zylinder-Kolben-Einheit;
2: Längsschnitt des Zylinders;
3: Kolbenstange;
4: Kolben;
5: Längsschnitt des Kolbens;
6: Abwicklung des Kolbens;
7: Kolbenscheibe;
8: Kolben und Kolbenscheibe bei hoher Last;
9: Kolben und Kolbenscheibe bei geringer Last;
10: Kolben mit sich radial nach außen vergrößernder Stirnflächenerhebung;
11: Schnitt von Kolben mit noppenartiger Erhebung und Kolbenscheibe;
12: Kolben mit Durchgangssenke;
13: Draufsicht auf den Kolben aus 4;
14: Schnitt A-A aus 13.

Die 1 zeigt eine Zylinder-Kolben-Einheit (10). Sie hat einen Zylinder (11), in dem ein an einer Kolbenstange (41) befestigter Kolben (51) geführt ist. Der Zylinder (11) ist topfartig ausgebildet. Seine Zylinderwandung (12) hat einen kreisringförmigen Querschnitt. Der Zylinderboden (13) ist geschlossen. Der Kopf (14) des Zylinders (11) ist mittels eines Zylinderkopfdeckels (15) verschlossen. Durch den Zylinderkopfdeckel (15) ist die Kolbenstange (41) hindurchgeführt.
In dem vom Zylinder (11) und vom Zylinderkopfdeckel (15) begrenzten Zylinderinnenraum (16) grenzt der Kolben (51) einen Verdrängungsraum (91) von einem Ausgleichsraum (93) ab. Der Verdrängungsraum (91) ist im Ausführungsbeispiel zwischen dem Kolben (51) und dem Zylinderboden (13) angeordnet. Der Ausgleichsraum (93) liegt bei dieser Ausführung zwischen dem Kolben (51) und dem Zylinderkopfdeckel (15). Es ist auch denkbar, den Ausgleichsraum (93) zwischen dem Kolben (51) und dem Zylinderboden (13) anzuordnen. Dann liegt der Verdrängungsraum (91) zwischen einem eine Kolbenstangendichtung tragenden Zylinderkopfdeckel (15) und dem Kolben (51).
Im Verdrängungsraum (91) ist eine Druckfeder (92) angeordnet. Diese stützt sich am Zylinderboden (13) und an einem auf dem Kolben (51) befestigten Kolbenaufsatz (114) ab. Im entlasteten Zustand ist die Länge dieser Druckfeder (92) größer als der Hub des Kolbens (51). Die Druckfeder (92) ist damit im eingebauten Zustand vorgespannt. Sie ist im Folgenden auch als Rückstellfeder (92) bezeichnet.
In der Darstellung der 1 liegt der Kolben (51) an einer Anschlagscheibe (81) an. Diese Anlagescheibe (81) ist im Zylinder (11) fixiert. Beispielsweise hat sie einen umlaufenden Rastring (82), der in einer Rastnut (17) des Zylinders (11) eingreift. Die Anschlagscheibe (81) hat einen zentralen Durchbruch (83), durch den die Kolbenstange (41) hindurchgeführt ist. Mittels dieser Anschlagscheibe (81) ist der Hub des Kolbens (51) in Richtung des Ausgleichsraums (93) begrenzt.
Im Ausgleichsraum (93) sitzt auf der Kolbenstange (41) ein Wellendichtring (85). Seine an der Kolbenstange (41) abdichtend anliegende innere Dichtlippe (86) zeigt in Richtung des Kolbens (51). Der Wellendichtring (85) hat weiterhin eine äu-ßere Dichtlippe (87), die an der Zylinderinnenwandung (18) abdichtend anliegt. Die Zylinderinnenwandung (18) ist in diesem Bereich zylindrisch ausgebildet. Der Wellendichtring (85) ist entlang der Zylinderinnenwandung (18) und entlang der Kolbenstange (41) in der Längsrichtung (5) der Zylinder-Kolben-Einheit (10) verschiebbar. In der Darstellung der 1 liegt der Wellendichtring (85) in einer dem Kolben (51) zugewandten Endlage. Der Ausgleichsraum (93) hat in dieser Darstellung sein kleinstes Volumen.
Der Wellendichtring (85) ist mittels eines auf der Kolbenstange (41) geführten Stützrings (88) abgestützt. Am Stützring (88) und am Zylinderkopfdeckel (15) stützt sich eine Ausgleichsfeder (94) ab. In der Darstellung der 1 ist die als Druckfeder (94) ausgebildete Ausgleichsfeder (94) geringfügig komprimiert.
In der 2 ist der Zylinder (11) in einem Längsschnitt dargestellt. Seine Mantelfläche (19) ist weitgehend zylindrisch ausgebildet und hat eine breite, umlaufende Griffnut (21). Die Dicke der Zylinderwandung (12) beträgt im Bereich des Verdrängungsraums (91) 18 % des Durchmessers des Zylinders (11).
Die Zylinderinnenwandung (18) hat einen an den Zylinderkopf (14) anschließenden Deckelaufnahmebereich (22), einen Dichtelementführungsbereich (23) und einen Kolbenhubbereich (24). Zwischen dem Dichtelementführungsbereich (23) und den Kolbenhubbereich (24) ist eine Rastringaufnahme (25) mit der Rastnut (17) angeordnet. Der Durchmesser der Rastnut (17) ist kleiner als der Durchmesser des Dichtelementführungsbereichs (23).
Der Deckelaufnahmebereich (22) ist kegelstumpfförmig ausgebildet. Der Spitzenwinkel des gedachten Kegels beträgt beispielsweise 24 Grad. Die gedachte Kegelspitze ist in Richtung des Zylinderbodens (13) orientiert. Die Mantelfläche des Zylinderkopfdeckels (15) ist ebenfalls kegelstumpfförmig ausgebildet.
Der kleinere Durchmesser des Kegelstumpfs entspricht dem Durchmesser des Dichtelementführungsbereichs (23). Der Dichtelementführungsbereich (23) ist zylindrisch ausgebildet. Seine Länge beträgt im Ausführungsbeispiel 30 % der Länge des Kolbenhubs. Der Kolbenhub ist der in Längsrichtung (5) orientierte Verfahrweg des Kolbens (51) beim Verfahren von der ersten Endlage an der Anschlagscheibe (81) in eine zweite Endlage am Zylinderboden (13).
Der Kolbenhubbereich (24) weist in seinem dem Zylinderboden (13) abgewandten Bereich beispielsweise acht in Längsrichtung (5) orientierte Zylinderkanäle (26 - 31) auf. Diese sind an der Zylinderinnenwandung (18) radial versetzt zueinander angeordnet. Sie liegen z.B. auf einem gemeinsamen Teilkreis und haben in einer Ebene normal zur Längsrichtung (5) jeweils den gleichen Querschnitt. Dieser beträgt z.B. jeweils 5 Promille des Innenquerschnitts des Zylinders (11) in dem an den Zylinderboden (13) angrenzenden Bereich. Der Nutgrund (32) fluchtet mit der Rastringaufnahme (25). Im Ausführungsbeispiel haben alle Zylinderkanäle (26 - 31), von denen in der 2 fünf dargestellt sind, unterschiedliche Längen. Hierbei ist der längste Zylinderkanal (31) 2,4-mal so lang wie der kürzeste. Die Länge des längsten Zylinderkanals (31) beträgt im Ausführungsbeispiel 57 % des Kolbenhubs. Der an den Zylinderboden (13) angrenzende Bereich ist zylindrisch ausgebildet und fluchtet mit der Zylinderinnenwandung (18) zwischen den Zylinderkanälen (26 - 31). In der Darstellung der 2 hat beispielsweise ein zusätzlicher Zylinderlängskanal (33) die Länge des Kolbenhubbereichs (24).
Die Zylinderkanäle (26 - 31) können auch z.B. paarweise die gleiche Länge haben. Auch ist es denkbar, die Zylinderkanäle (26 - 31) z.B. spiralförmig in der Zylinderinnenwandung (18) anzuordnen.
Die 3 zeigt die Kolbenstange (41). Ihre Länge beträgt beispielsweise das 1,6-fache des Kolbenhubs. Sie ist z.B. aus einem metallischen Werkstoff hergestellt. Die Kolbenstange (41) hat einen zylindrisch ausgebildeten Einsetzbereich (42), einen Auflagebund (43) und einen Führungsbereich (44). Die Länge des Einsatzbereichs (42) beträgt z.B. 6,7 % der Länge der Kolbenstange (41). Der Durchmesser des Einsetzbereichs (42) und des Führungsbereichs (44) beträgt beispielsweise 37 % des Durchmessers des Zylinderinnenraums (16) in dem an den Zylinderboden (13) angrenzenden Bereich. Der Durchmesser des Auflagebunds (43) beträgt das Anderthalbfache dieses Durchmessers. Die Länge des Auflagebunds (43) beträgt im Ausführungsbeispiel 4 % der Länge der Kolbenstange (41).
Die 4 zeigt den Kolben (51) in einer isometrischen Ansicht. In der 5 ist dieser Kolben (51) in einer isometrischen Schnittansicht dargestellt. Der Kolben (51) hat einen weitgehend zylindrischen Kolbenkörper (52), der in Richtung des Ausgleichsraums (93) mittels einer Ausgleichsraumseite (56) und in Richtung des Verdrängungsraums (91) mittels einer Verdrängungsraumseite (53) begrenzt ist.
An seiner Verdrängungsraumseite (53) hat der Kolben (51) einen auf dem Kolbenkörper (52) sitzenden Kolbenzapfen (54). Dieser ist koaxial zu der in der Längsrichtung (5) orientierten Mittellinie (55) des Kolbens (51) angeordnet. Seine in der Längsrichtung (5) orientierte Länge beträgt z.B. 38 % der Länge des Kolbens (51). Das gleiche Verhältnis weist sein Durchmesser in Bezug auf den Durchmesser des Kolbens (51) auf. Auf dem Kolbenzapfen (54) sitzt im montierten Zustand eine in Längsrichtung (5) verschiebbare Kolbenscheibe (101) und der Kolbenaufsatz (114). Die Verdrängungsraumseite (53) und der Kolbenaufsatz (114) begrenzen dann den Verschiebeweg der Kolbenscheibe (101).
Der Kolbenkörper (52) hat eine zylindrische Mantelfläche (57) mit einer umlaufenden Ringnut (58). In dieser Ringnut (58) sitzen bei montiertem Kolben (51) ein Kolbendichtring (111) und eine Anlaufscheibe (112). Die Anlaufscheibe (112) ist hierbei an dem in Richtung des Ausgleichsraums (93) orientierten Ende der Ringnut (58) angeordnet. In der Darstellung der 1 hat das als O-Ring ausgebildete Kolbendichtelement (111) entlang seiner ringförmigen Führungslinie eine ovale Querschnittsfläche.
Die Ausgleichsraumseite (56) weist eine Einsetzausnehmung (59) auf. Die in der Längsrichtung (5) orientierte Länge dieser Einsetzausnehmung (59) ist geringfügig länger als der Einsetzbereich (42) der Kolbenstange (41). Mit der eingesetzten Kolbenstange (41) bildet sie beispielsweise eine Presspassung, wobei bei der Montage Luft durch einen Entlüftungskanal (61) entweichen kann.
Die Ausgleichsraumseite (56) und die Verdrängungsraumseite (53) sind im Ausführungsbeispiel mittels dreier Kolbenkanäle (62 - 64) miteinander verbunden. Diese Kolbenkanäle (62 - 64) durchdringen den Kolbenkörper (51) in der Längsrichtung (5). In einer Normalenebene zur Längsrichtung (5) liegen sie auf einem gemeinsamen Teilkreis. Der Durchmesser dieses Teilkreises beträgt beispielsweise 56 % des Durchmessers des Kolbens (51). Entlang der Längsrichtung (5) haben alle Kolbenkanäle (62 - 64) einen konstanten, nierenförmigen Querschnitt. Die Querschnittsfläche eines einzelnen Kolbenkanals (62 - 64) in einer Ebene normal zur Längsrichtung (5) beträgt im Ausführungsbeispiel 3,2 % der maximalen Querschnittsfläche des Kolbens (51) in einer Normalenebene zur Längsrichtung (5).
Auf der Verdrängungsraumseite (53) sind in diesem Ausführungsbeispiel die Kolbenkanäle (62 - 64) mittels z.B. eingeprägten Ringkanalabschnitten (65) miteinander verbunden. Jeweils ein Ringkanalabschnitt (65) verbindet zwei einander benachbarte Kolbenkanäle (62, 63; 62, 64; 63, 64). Die einzelnen Ringkanalabschnitte (65) haben eine rechteckige Querschnittsfläche. Die in der Längsrichtung (5) orientierte Tiefe der Ringkanalabschnitte (65) ist halb so groß wie die in radialer Richtung der Verdrängungsraumseite (53) orientierte Breite. Diese Breite entspricht der Breite der Kolbenkanäle (62 - 64) in der gleichen Ebene.
Die Kolbenkanäle (62 - 64) und die Ringkanalabschnitte (65) teilen die Verdrängungsraumseite (53) in einen inneren Bereich (66) und in einen äußeren Bereich (67). Der innere Bereich (66) grenzt an den Kolbenzapfen (54) an und wird von den Kolbenkanälen (62 - 64) und den Ringkanalabschnitten (65) umgeben. Der äußere Bereich (67) wird von der Kolbenmantelfläche (57) begrenzt. Der Kolben (51) kann auch ohne die Ringkanalabschnitte (65) ausgebildet sein. Sowohl der innere Bereich (66) als auch der äußere Bereich (67) liegen weitgehend in einer zur Mittelachse (55) des Kolbens (51) normalen Kolbenstirnflächenebene (72).
Die Kolbenmantelfläche (57) und ein erster Kolbenkanal (62) sind auf der Verdrängungsraumseite (53) mittels eines Drosselkanals (68) miteinander verbunden. Die Länge dieses in die Verdrängungsraumseite (53) eingeprägten Drosselkanals (68) beträgt beispielsweise 90 % des Radius des Kolbens (51). Der Querschnitt dieses kurvenförmig ausgebildeten Stirnflächenkanals (68) beträgt im Ausführungsbeispiel drei Viertel des Querschnitts eines Ringkanalabschnitts (65). Der Drosselkanal (68) mündet sowohl in den ersten Kolbenkanal (62) als auch in die Kolbenmantelfläche (57) in radialer Richtung.
Die Verdrängungsraumseite (53) hat weiterhin einen von der Kolbenstirnflächenebene (72) abweichenden Reliefabschnitt (69). In diesem Ausführungsbeispiel ist der Reliefabschnitt (69) eine Stirnflächenerhebung (75). Die Stirnflächenerhebung (75) hat in der Darstellung der 4 die Gestalt eines Steges (75). Dieser Steg (75) ist symmetrisch zu einer die Mittelachse (55) enthaltenden Radialebene angeordnet und verbindet beispielsweise einen zweiten Kolbenkanal (63) mit der Kolbenmantelfläche (57). Über seine in radialer Richtung orientierte Länge hat er z.B. einen konstanten Querschnitt. Die Stirnflächenerhebung (75) kann auch den Kolbenzapfen (54) mit der Kolbenmantelfläche (57) verbinden. Hierbei kann der Steg (75) z.B. den zweiten Kolbenkanal (63) übergreifen.
Die Stirnflächenerhebung (75) kann auch zwischen zwei Kolbenkanälen (62, 63; 63, 64; 62, 64) angeordnet sein. Es ist denkbar, sie nur im äußeren Bereich (67) oder nur im inneren Bereich (66) anzuordnen. Anstatt als Steg kann sie als Kugelkappe, Noppen, etc. ausgebildet sein.
In der 6 ist eine Abwicklung des Kolbens (51) entlang seiner Mantelfläche (57) dargestellt. Die Stirnflächenerhebung (75) ist in dieser Ansicht von einer stetig differenzierbaren Begrenzungslinie (71) begrenzt. In einem Koordinatensystem, dessen Abszisse eine Umfangslinie des Kolbens (51) ist und dessen Ordinate parallel zur Mittellinie (55) orientiert ist, ist jedem Wert der Abszisse genau ein Wert der Ordinate zugeordnet. Diese Begrenzungslinie (71) geht tangential in den angrenzenden Bereich der Kolbenstirnflächenebene (72) über. Eine Tangente im Maximum (73) der Begrenzungslinie (71) ist parallel zur Kolbenstirnflächenebene (72) und zu dieser in Richtung des Verdrängungsraums (91) beabstandet. In der Darstellung der 6 hat die Begrenzungslinie (71) die Gestalt einer vollständigen Periode einer zur Ordinate im Maximum (73) symmetrischen Cosinuskurve. Die beiden Minima (74) dieses Ausführungsbeispiels liegen in der Kolbenstirnflächenebene (72). Diese Minima bilden zwei gleichartige Extremwerte (74) der Begrenzungslinie (71). Das Maximum (73), ein weiterer Extremwert (73), bildet die Kuppe der Stirnflächenerhebung (75). Anstatt als Punkt kann das Maximum (73) auch als z.B. abgeflachter Bereich ausgebildet sein. Beispielsweise kann jede um die Mittellinie (55) des Kolbens (51) konzentrische, die Stirnflächenerhebung (75) übergreifende Begrenzungslinie (71) des Kolbens (51) als stetig differenzierbare Linie ausgebildet sein. Die in der Längsrichtung (5) orientierte Höhe des Stegs (75) beträgt z.B. weniger als drei Achtel der in der Umfangsrichtung orientierten Bogenlänge der Stegbreite. Beispielsweise entspricht die Querschnittsfläche des Stegs (75) der Querschnittsfläche des Drosselkanals (68). Auch andere Gestalten der Begrenzungslinie (71) sind denkbar.
Die 13 zeigt eine Draufsicht auf den Kolben (51) von der Verdrängungsraumseite (53). In der 14 ist ein Halbschnitt des Kolbens (51) dargestellt. Die Schnittebene dieser Darstellung ist eine Radialebene. Der Reliefabschnitt (69) ist von einer in dieser Radialebene verlaufenden Kopflinie (77) begrenzt. Diese Kopflinie (77) ist eine stetig differenzierbare Linie. Sie hat einen Punkt maximalen Abstands (78) normal zur Kolbenstirnflächenebene (72). Dieser Punkt maximalen Abstands (78) ist in Richtung des Verdrängungsraums (91) orientiert. In diesem Ausführungsbeispiel ist jede in einer Radialebene liegende Kopflinie (77) entweder eine parallel zur Kolbenstirnflächenebene (72) liegende, ansteigende oder abfallende Gerade oder eine relativ in Richtung des Verdrängungsraums (91) von der Kolbenstirnflächenebene (72) abweichende Kurve.
Die 7 zeigt die Kolbenscheibe (101). Dies ist eine Ringscheibe (101) mit zwei zueinander planparallelen Stirnflächen (102) und einer zentralen Bohrung (103). Der Innendurchmesser der Kolbenscheibe (101) ist im Ausführungsbeispiel um 10 % größer als der Außendurchmesser des Kolbenzapfens (54). Der Außendurchmesser der Kolbenscheibe (101) beträgt z.B. 93 % des Außendurchmessers des Kolbens (51). Im dargestellten Ausführungsbeispiel hat die Kolbenscheibe (101) eine Dicke von 0,3 Millimetern. Beispielsweise ist diese Dicke doppelt so groß wie die Höhe der Stirnflächenerhebung (75).
Die Kolbenscheibe (101) besteht beispielsweise aus Polyoxymethylen (POM). Dieser Werkstoff hat einen Elastizitätsmodul (E) von 2800 Megapascal. Seine Streckspannung (os) beträgt 67 Megapascal und seine Härte nach EN ISO 868 Skala D 81 Shore.
Der Abstand (d) zweier gleichartigen Extremwerte (73; 74) der Begrenzungslinie (71) kann entlang der Bogenlinie um die Mittelachse (55) des Kolbens (51) in Abhängigkeit der Kolbenscheibe (101) gewählt sein. Beispielsweise ergibt sich dieser Abstand (d) zu $d > = {(9,6 * a*h*E*S/ σ_{S})}^{1 / 2} .$
Hierbei bedeuten

d: Abstand der gleichartigen Extremwerte (73; 74) [mm]
a: maximale Höhe des Reliefabschnitts (69) [mm]
h: Dicke der Kolbenscheibe (101) [mm]
E: Elastizitätsmodul der Kolbenscheibe (101) [Mpa]
S: Sicherheitsfaktor gegen Versagen [-]
σs: Streckspannung der Kolbenscheibe (101) [MPa]

Der Abstand (d) der beiden gleichartigen Extremwerte (73; 74) ist damit größer oder gleich der positiven Wurzel aus dem 9,6-fachen Produkt der maximalen Höhe (a) des Reliefabschnitts (69), der Dicke (h) der Kolbenscheibe (101), dem Elastizitätsmodul der Kolbenscheibe (101), einem Sicherheitsfaktor und dem Kehrwert der Streckspannung des Werkstoffs der Kolbenscheibe (101). Im Ausführungsbeispiel ist der Abstand (d) der Abstand der beiden Minima (74).
Bei der Montage wird der Kolben (51) beispielsweise zunächst mit dem Kolbendichtring (111) und der Anlaufscheibe (112) versehen. Auf den Kolbenzapfen (54) wird die Kolbenscheibe (101) aufgeschoben und der Kolbenaufsatz (114) befestigt. In die Einsetzausnehmung (59) des Kolbens (51) wird der Einsetzbereich (42) der Kolbenstange (41) eingeführt und fixiert. Beispielsweise wird er verklebt. Der Auflagebund (43) der Kolbenstange (41) liegt hiernach flächig auf dem Kolben (51) auf. Im Ausführungsbeispiel ist er mit der Ausgleichsraumseite (56) des Kolbens (51) verklebt. Diese Vormontageeinheit wird zusammen mit der Rückstellfeder (92) in den z.B. mit Öl (95) vorbefüllten Zylinder (11) eingeführt. Anschließend wird die Anschlagscheibe (81) im Zylinder (11) fixiert und der Wellendichtring (85) wird auf die Kolbenstange (41) aufgeschoben. Nach dem Einsetzen des Stützrings (88) wird die Ausgleichsfeder (94) auf die Kolbenstange (41) aufgeschoben und der Zylinder (11) mittels des Zylinderkopfdeckels (15) verschlossen. Auch eine andere Reihenfolge der Montage ist denkbar.
Beim Betrieb der Zylinder-Kolben-Einheit (10) stehen in der Ausgangslage die Kolbenstange (41) und der Kolben (51) in der in der 1 dargestellten Lage. Der Verdrängungsraum (91) hat sein maximales Volumen. Der Ausgleichsraum (93) hat sein minimales Volumen. Bei einer Belastung der Kolbenstange (41) wird diese relativ zum Zylinder (11) in der Hubrichtung (6) in Richtung des Verdrängungsraums (91) verfahren.
Der Verdrängungsraum (91) wird komprimiert. Hierbei wird Öl (95) zunächst durch alle Zylinderkanäle (26 - 31) und beispielsweise den Zylinderlängskanal (33) vom Verdrängungsraum (91) in den Ausgleichsraum (93) verdrängt. Bei hoher Verfahrgeschwindigkeit der Kolbenstange (41) und/oder hoher Last auf die Kolbenstange (41) wird die Kolbenscheibe (101) auf die Verdrängungsraumseite (53) des Kolbens (51) gepresst. Die 8 zeigt den Kolben (51) mit der anliegenden Kolbenscheibe (101). Die Kolbenscheibe (101) hat sich an die in der Kolbenstirnflächenebene (72) liegende Fläche der Verdrängungsraumseite (53) und an die Stirnflächenerhebung (75) angeschmiegt. Beispielsweise ist der zweite Kolbenkanal (63) verdrängungsraumseitig vollständig verschlossen. Der zweite Kolbenkanal (63) kann aber auch bis auf einen Restquerschnitt, der die Querschnittsfläche des Drosselkanals (68) aufweist, verschlossen sein. Der dritte Kolbenkanal (64) ist verdrängungsraumseitig verschlossen. Der dritte Kolbenkanal (64) kann aber auch so wie der erste Kolbenkanal (62) oder wie der zweite Kolbenkanal (63) ausgebildet sein. Der erste Kolbenkanal (62) steht über den Drosselkanal (68) in Verbindung mit dem Verdrängungsraum (91), so dass sowohl der Drosselkanal (68) als auch der erste Kolbenkanal (62) vom Öl (95) durchströmt wird. Über die Ringkanalabschnitte (65) gelangt auch Öl (95) in den zweiten Kolbenkanal (63) und in den dritten Kolbenkanal (64). Die Bewegung des Kolbens (51) und der Kolbenstange (41) werden nur gering verzögert, so dass kein Schlaggeräusch erzeugt wird.
Mit zunehmendem Hub der Kolbenstange (41) in der Hubrichtung (6) enden einzelne der Zylinderkanäle (26 - 31). Der Durchströmquerschnitt zwischen dem Verdrängungsraum (91) und dem Ausgleichsraum (93) nimmt ab. Die Kolbenscheibe (101) liegt weiterhin an der Verdrängungsraumseite (53) des Kolbens (51) an. Die Verzögerung des Kolbens (51) und der Kolbenstange (41) nimmt zu. Im Verdrängungsraum (91) wird die Rückstellfeder (92) komprimiert. Im Ausgleichsraum (93) werden der Wellendichtring (85) und der Stützring (88) in Richtung des Zylinderkopfes (14) bewegt, wobei die Ausgleichsfeder (93) komprimiert wird.
Beim weiteren Verfahren der Kolbenstange (41) und des Kolbens (51) in der Hubrichtung (6) verringert sich die Summe der Querschnitte der Zylinderkanäle (26 - 31). Die Kolbenscheibe (101) liegt weiter an der verdrängungsraumseitigen Kolbenstirnfläche (53) an. Die Verzögerung des Kolbens (51) und der Kolbenstange (41) nimmt weiter zu, wobei die Geschwindigkeit des Kolbens (51) weiter abnimmt.
Sobald der Kolben (51) den Bereich der Längskanäle (26 - 31) verlässt, legt sich der Kolbendichtring (111) an die Abstützscheibe (112) und die Zylinderinnenwandung (18) z.B. weitgehend abdichtend an. Die Kolbenscheibe (101) ist weiterhin auf den Kolben (51) gepresst und verschließt die Verdrängungsraumseite (53) bis auf den Drosselkanal (68). Aus dem Verdrängungsraum (91) strömt das Öl (95) durch den Drosselkanal (68) und die Kolbenkanäle (62 - 64) sowie beispielsweise den Kolbenlängskanal (33) in den Ausgleichsraum (93). Hier wird der Wellendichtring (85) weiter relativ zur Kolbenstange (41) und relativ zum Zylinder (11) in Richtung des Zylinderkopfdeckels (15) verschoben. Im Verdrängungsraum (91) wird die Rückstellfeder (92) weiter komprimiert. Im Ausgleichsraum (93) wird die Ausgleichsfeder (94) weiter zusammengedrückt.
Sobald zwischen der auf die Kolbenstange (41) wirkenden Last und der Gegenkraft im Verdrängungsraum (91) ein Gleichgewicht besteht, bleiben der Kolben (51) und die Kolbenstange (41) relativ zum Zylinder (11) stehen. Gegebenenfalls kann sich die Rückstellfeder (92) teilweise entspannen, wobei sie den Kolben (51) in Richtung des Zylinderkopfdeckels (15) verschiebt.
Nach dem Entfernen der Last schiebt die Rückstellfeder (92) den Kolben (51) und die Kolbenstange (41) in die entgegen der Hubrichtung (6) orientierte Rückhubrichtung (7) heraus. Das Öl (95) aus dem Ausgleichsraum (93) strömt durch alle Kolbenkanäle (62 - 64) und hebt die Kolbenscheibe (11) von der verdrängungsraumseitigen Kolbenstirnfläche (53) ab. Beispielsweise legt sich die Kolbenscheibe (101) an den Kolbenaufsatz (114) an. Die sich entspannende Ausgleichsfeder (94) drückt den Stützring (88) und den Wellendichtring (85) in Richtung der Anschlagscheibe (81). Sobald der Kolben (51) den Bereich der Zylinderkanäle (26 - 31) erreicht, strömt zusätzlich Öl (95) aus dem Ausgleichsraum (93) durch diese Zylinderkanäle (26 - 31) in den Verdrängungsraum (91). Der Rückhub ist beendet, wenn der Kolben (51) an der Anschlagscheibe (81) anliegt. Die Kolbenstange (41) ist nun vollständig ausgefahren. Die Zylinder-Kolben-Einheit (10) hat nun wieder ihre in der 1 dargestellte Ausgangslage erreicht.
Bei geringer Last und/oder niedriger Verfahrgeschwindigkeit der Kolbenstange (41) legt sich die Kolbenscheibe (101) an die Stirnflächenerhebung (75) an, vgl. 9. Die Kolbenscheibe (101) wird nicht oder nur geringfügig verformt und liegt beispielsweise parallel oder geneigt zur Kolbenstirnflächenebene (72). Das aus dem Verdrängungsraum (91) verdrängte Öl (95) strömt zunächst sowohl durch die Zylinderkanäle (26 - 31) als auch durch sämtliche Kolbenkanäle (62 - 64) in den Ausgleichsraum (93). Der Kolben (51) und die Kolbenstange (41) werden nur geringfügig verzögert. Auch in diesem Fall nimmt mit zunehmenden Hub des Kolbens (51) in der Hubrichtung (6) die Summe der Querschnittsflächen der Zylinderkanäle (26 - 31) ab, wodurch die Verzögerung des Kolbens (51) und der Kolbenstange (41) erhöht wird.
Sobald der Kolben (51) den Bereich der Zylinderkanäle (26 - 31) verlassen hat, legt sich der Kolbendichtring (111) mit seiner Umfangslinie an die Zylinderinnenwandung (18) an. Die Kolbenscheibe (101) kann in ihrer Lage relativ zur Kolbenstirnflächenebene (72) verbleiben. Der sich im Verdrängungsraum (91) aufbauende Druck kann die Kolbenscheibe (101) aber auch an die Verdrängungsraumseite (53) des Kolbens (51) andrücken, wie oben beschrieben. Je nach Lage der Kolbenscheibe (101) relativ zur Verdrängungsraumseite (53) des Kolbens (51) strömt das aus dem Verdrängungsraum (91) verdrängte Öl (95) nur durch den Drosselkanal (68) oder direkt in die Kolbenkanäle (62 - 64).
Der Rückhub des Kolbens (51) und der Kolbenstange (41) erfolgen, wie oben beschrieben.
Die 10 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Stirnflächenerhebung (75). Die Querschnittsfläche der stegartig ausgebildeten Stirnflächenerhebung (75) nimmt in radialer Richtung von innen nach außen zu. Diese Zunahme ist z.B. linear ausgebildet. An der Kolbenmantelfläche (57) entspricht die Querschnittsfläche der Stirnplattenerhebung (75) beispielsweise der entsprechenden Fläche des in den 1 - 9, 13 und 14 dargestellten Ausführungsbeispiels. In dem Ausführungsbeispiel der 10 gilt der oben genannte Abstand (d) der Minima (74) beispielsweise für jede konzentrisch um die Mittelachse (55) liegende Begrenzungslinie (71) der Stirnflächenerhebung (75). In diesem Ausführungsbeispiel ist beispielsweise jede in einer Radialebene liegende Kopflinie (77) der Stirnflächenerhebung (75) eine Gerade. Diese Gerade hat an der Kolbenmantelfläche (57) den größten Abstand normal zur Kolbenstirnflächenebene (72).
Der Einsatz dieses Kolbens (51) erfolgt, wie im Zusammenhang mit dem vorigen Ausführungsbeispiel beschrieben. Wird eine hohe Last aufgebracht, wird die Kolbenscheibe (101) auch in diesem Ausführungsbeispiel an die verdrängungsraumseitige Kolbenstirnfläche (53) angepresst. Hierbei wird die Kolbenscheibe (101) in ihrem an ihre Bohrung (103) angrenzenden Bereich um einen geringeren Betrag verformt als im äußeren Bereich.
Beim Aufbringen einer geringen Last kann sich die Kolbenscheibe (101) relativ zum Kolben (51) schiefstellen. Sie liegt dann an der Stirnflächenerhebung (75) und an dem in der Kolbenstirnflächenebene (72) liegenden Bereich der Verdrängungsraumseite (53) an. Das große Spiel zwischen dem Kolbenzapfen (54) und der Bohrung (103) verhindert ein Verkanten der Kolbenscheibe (101).
In der 11 ist ein Schnitt durch einen Kolben (51) mit einer noppenartigen Stirnflächenerhebung (75) und eine Kolbenscheibe (101) dargestellt. In dieser Darstellung ist die Stirnflächenerhebung (75) im äußeren Bereich (67) der Verdrängungsraumseite (53) angeordnet. Sie liegt hier zwischen einem zweiten Kolbenkanal (63) und der Kolbenmantelfläche (57). Die Stirnflächenerhebung (75) kann aber auch zwischen einem Ringkanalabschnitt (65) und der Kolbenmantelfläche (57) angeordnet sein. Sie kann auch den Ringkanalabschnitt (65) und/oder den Kolbenkanal (63) bereichsweise verdecken. Es ist ebenfalls denkbar, die Stirnflächenerhebung (75) im inneren Bereich (66) der Verdrängungsraumseite (53) anzuordnen.
Der Noppen (75) ist an seinem Maximum (73) kugelabschnittsförmig ausgebildet. An allen Randflächen geht er tangential in die Kolbenstirnflächenebene (72) über. Jede der den Reliefabschnitt (69) mehrseitig begrenzenden, konzentrisch zur Mittelachse (55) des Kolbens (51) verlaufenden Begrenzungslinien (71) ist eine stetig differenzierbare Kurve mit zwei Minima (74) und einem Maximum (73). Gleiches gilt für die in den Radialebenen liegenden Kopflinien (77).
Beim Einsatz dieses Kolbens (51) in der Zylinder-Kolben-Einheit (10) wird bei hoher, in die Hubrichtung (6) wirkender Last die Kolbenscheibe (101) an den in der Kolbenstirnflächenebene (72) liegenden Bereich der Verdrängungsraumseite (53) und die Stirnflächenerhebung (75) angepresst. Die Kolbenscheibe (101) verformt sich und schmiegt sich an die Verdrängungsraumseite (53) des Kolbens (51) an. Der Kolben (51) wird bis auf den Drosselkanal (68) verschlossen.
Wird nur eine geringe Last aufgebracht, verbleibt die Kolbenscheibe (101) zumindest weitgehend unverformt. Beispielsweise stellt sie sich schief relativ zu einer Normalenebene zur Mittelachse (55) des Kolbens (51). Das Öl (95) kann nun weitgehend ungehindert vom Verdrängungsraum (91) in den Ausgleichsraum (93) fließen.
Die 12 zeigt einen weiteren Kolben mit einem Reliefabschnitt (69). In diesem Ausführungsbeispiel ist der Reliefabschnitt (69) als von der Kolbenstirnflächenebene (72) abweichende Durchgangssenke (76) ausgebildet. Diese Durchgangssenke (76) ist in die verdrängungsraumseitige Kolbenstirnfläche (53) eingeprägt. Sie durchdringt den äußeren Bereich (67) z.B. in radialer Richtung. Die Durchgangssenke (76) verbindet beispielsweise einen zweiten Kolbenkanal (63) mit der Kolbenmantelfläche (57). Die Durchgangssenke (76)) ist von einer Vielzahl stetig differenzierbarer, konzentrisch zur Mittelachse (55) verlaufenden Begrenzungslinien (71) begrenzt. Jede dieser Begrenzungslinien (71) verläuft jeweils auf einer Mantelfläche eines jeweils gedachten Zylinders, dessen Mittellinie mit der Mittelachse (55) des Kolbens zusammenfällt. Diese Begrenzungslinie (71) hat zwei gleichartige Extremwerte (73), die in diesem Ausführungsbeispiel als Maxima (73) ausgebildet sind. Zwischen ihnen liegt als weitere Extremwert (74) ein Minimum (74). Sowohl in den Maxima (73) als auch im Minimum (74) ist in einem Koordinatensystem, dessen Abszisse ein Kreisbogenabschnitt um die Mittelachse (55) ist, die Tangente parallel zur Kolbenstirnflächenebene (72). Der Abstand der beiden Maxima (73) entspricht beispielsweise dem Abstand (d) in der oben genannten Formal.
In einer die Mittelachse (55) enthaltenden Radialebene des Kolbens (55) ist die Durchgangssenke (76) mittels einer Kopflinie (77) begrenzt. Zumindest die das Minimum (74) der Begrenzungslinie (71) enthaltende Kopflinie (77) ist eine Gerade.
Bei Betrieb der Zylinder-Kolben-Einheit (10) mit hoher Last wird die Kolbenscheibe (101) an die Verdrängungsraumseite (53) angepresst. Hierbei schmiegt sie sich an die Durchgangssenke (76) an, sodass diese z.B. verschlossen wird. Beim Verfahren in die Rückhubrichtung (7) wird die Kolbenscheibe (101) abgehoben.
Wird nur eine geringe Last aufgebracht, legt sich die Kolbenscheibe (101) weitgehend unverformt an die Verdrängungsraumseite (53) an. Die Durchgangssenke (76) bleibt geöffnet, sodass aus dem Verdrängungsraum (91) verdrängtes Öl (95) diese durchströmen kann.
Anstatt einem einzelnen Reliefabschnitt (69) kann der Kolben (51) auch mehrere Reliefabschnitte (69) aufweisen. Diese können zueinander identisch oder unterschiedlich ausgebildet sein.
Auch Kombinationen der einzelnen Ausführungsbeispiele sind denkbar.
Bezugszeichenliste

5: Längsrichtung
6: Hubrichtung
7: Rückhubrichtung
10: Zylinder-Kolben-Einheit
11: Zylinder
12: Zylinderwandung
13: Zylinderboden
14: Kopf von (11), Zylinderkopf
15: Zylinderkopfdeckel
16: Zylinderinnenraum
17: Rastnut
18: Zylinderinnenwandung
19: Mantelfläche
21: Griffnut
22: Deckelaufnahmebereich
23: Dichtelementführungsbereich
24: Kolbenhubbereich
25: Rastringaufnahme
26: Zylinderkanal
27: Zylinderkanal
28: Zylinderkanal
29: Zylinderkanal
31: Zylinderkanal, längster Zylinderkanal
32: Nutgrund
33: Zylinderlängskanal
41: Kolbenstange
42: Einsetzbereich
43: Auflagebund
44: Führungsbereich
51: Kolben
52: Kolbenkörper
53: Verdrängungsraumseite, verdrängungsraumseitige Kolbenstirnfläche
54: Kolbenzapfen
55: Mittellinie, Mittelachse
56: Ausgleichsraumseite
57: Mantelfläche, Kolbenmantelfläche
58: Ringnut
59: Einsetzausnehmung
61: Entlüftungskanal
62: Kolbenkanal, erster Kolbenkanal
63: Kolbenkanal, zweiter Kolbenkanal
64: Kolbenkanal, dritter Kolbenkanal
65: Ringkanalabschnitte
66: innerer Bereich
67: äußerer Bereich
68: Drosselkanal, Stirnflächenkanal
69: Reliefabschnitt
71: Begrenzungslinie
72: Kolbenstirnflächenebene
73: Maxima, Extremwerte von (71)
74: Minima, Extremwerte von (71)
75: Stirnflächenerhebung, Steg, Noppen
76: Durchgangssenke
77: Kopflinie
78: Punkt maximalen Abstands normal zu (72)
81: Anschlagscheibe, Anlagescheibe
82: Rastring
83: Durchbruch
85: Wellendichtring
86: innere Dichtlippe von (22)
87: äußere Dichtlippe von (22)
88: Stützring
91: Verdrängungsraum
92: Druckfeder, Rückstellfeder
93: Ausgleichsraum
94: Ausgleichsfeder, Druckfeder
95: Öl
101: Kolbenscheibe, Ringscheibe
102: Stirnfläche von (101)
103: Bohrung
111: Kolbendichtring, Kolbendichtelement
112: Anlaufscheibe
114: Kolbenaufsatz
a: maximale Höhe des Reliefabschnitts (69)
d: Abstand der gleichartigen Extremwerte (74)
h: Dicke der Kolbenscheibe (101)

Claims

Zylinder-Kolben-Einheit (10) mit einem Zylinder (11) und mit einem in Längsrichtung (5) des Zylinders (11) verschiebbarem, mittels einer Kolbenstange (41) geführten Kolben (51), wobei der Kolben (51) mindestens einen ersten Kolbenkanal (62) und mindestens einen zweiten Kolbenkanal (63) aufweist, die jeweils eine einem Ausgleichsraum (93) zugewandte Ausgleichsraumseite (56) des Kolbens (51) mit einer einem Verdrängungsraum (91) zugewandten Verdrängungsraumseite (53) des Kolbens (51) verbinden, wobei auf der Verdrängungsraumseite (53) mindestens ein Drosselkanal (68) zumindest einen ersten Kolbenkanal (62) mit der Kolbenmantelfläche (57) verbindet und wobei der Kolben (51) an seiner Verdrängungsraumseite (53) einen konzentrisch zu seiner in Längsrichtung (5) orientierten Mittelachse (55) angeordneten Kolbenzapfen (54) aufweist, der eine in Längsrichtung (5) verschiebbare, elastisch verformbare, den Drosselkanal (68) zumindest abschnittsweise überdeckende Kolbenscheibe (101) trägt, dadurch gekennzeichnet, - dass die den Kolbenzapfen (54) umgebende Verdrängungsraumseite (53) mindestens einen von einer normal zur Mittelachse (55) liegenden Kolbenstirnflächenebene (72) abweichenden Reliefabschnitt (69) aufweist, - dass der Reliefabschnitt (69) von einer Vielzahl von konzentrisch zur Mittelachse (55) verlaufenden Begrenzungslinien (71) mehrseitig begrenzt ist, - dass der Reliefabschnitt (69) eine Stirnflächenerhebung (75) ist, - dass jede dieser die Stirnflächenerhebung (75) übergreifende Begrenzungslinien (71) stetig differenzierbar ist und zwei gleichartige, als Minima (74) ausgebildete Extremwerte (74) hat und die Kuppe der Stirnflächenerhebung (75) einen weiteren, als Maximum (73) ausgebildeten Extremwert (73) bildet, - dass der Reliefabschnitt (69) mittels mindestens einer in einer Radialebene verlaufenden stetig differenzierbaren Kopflinie (77) der Stirnflächenerhebung (75) begrenzt ist und - dass diese Kopflinie (77) entweder eine Gerade ist und/oder sie mindestens einen in Richtung des Verdrängungsraums (91) orientierten Punkt maximalen Abstands (78) in Normalenrichtung zur Kolbenstirnflächenebene (72) aufweist.
Zylinder-Kolben-Einheit (10) mit einem Zylinder (11) und mit einem in Längsrichtung (5) des Zylinders (11) verschiebbarem, mittels einer Kolbenstange (41) geführten Kolben (51), wobei der Kolben (51) mindestens einen ersten Kolbenkanal (62) und mindestens einen zweiten Kolbenkanal (63) aufweist, die jeweils eine einem Ausgleichsraum (93) zugewandte Ausgleichsraumseite (56) des Kolbens (51) mit einer einem Verdrängungsraum (91) zugewandten Verdrängungsraumseite (53) des Kolbens (51) verbinden, wobei auf der Verdrängungsraumseite (53) mindestens ein Drosselkanal (68) zumindest einen ersten Kolbenkanal (62) mit der Kolbenmantelfläche (57) verbindet und wobei der Kolben (51) an seiner Verdrängungsraumseite (53) einen konzentrisch zu seiner in Längsrichtung (5) orientierten Mittelachse (55) angeordneten Kolbenzapfen (54) aufweist, der eine in Längsrichtung (5) verschiebbare, elastisch verformbare, den Drosselkanal (68) zumindest abschnittsweise überdeckende Kolbenscheibe (101) trägt, dadurch gekennzeichnet, - dass die den Kolbenzapfen (54) umgebende Verdrängungsraumseite (53) mindestens einen von einer normal zur Mittelachse (55) liegenden Kolbenstirnflächenebene (72) abweichenden Reliefabschnitt (69) aufweist, - dass der Reliefabschnitt (69) von einer Vielzahl von konzentrisch zur Mittelachse (55) verlaufenden Begrenzungslinien (71) mehrseitig begrenzt ist, - dass der Reliefabschnitt (69) eine einen die Kolbenkanäle (62, 63) umgebenden äußeren Bereich der Verdrängungsraumseite (53) radial durchdringende Durchgangssenke (76) ist, - dass jede dieser Begrenzungslinien (71) stetig differenzierbar ist und zwei gleichartige, als Maxima ausgebildete Extremwerte (73) hat, zwischen denen als weiterer Extremwert (74) ein Minimum (74) liegt, - dass der Reliefabschnitt (69) mittels mindestens einer in einer Radialebene verlaufenden stetig differenzierbaren Kopflinie (77) begrenzt ist und - dass diese Kopflinie (77) eine Gerade ist und das Minimum (74) der Begrenzungslinie (71) enthält.
Zylinder-Kolben-Einheit (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Stirnflächenerhebung (75) als Radialsteg ausgebildet ist, der den Kolbenzapfen (54) und die Kolbenmantelfläche (57) verbindet.
Zylinder-Kolben-Einheit (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe des Reliefabschnitts (69) parallel zur Mittelachse (55) geringer ist als die Bogenlänge seiner Breite.
Zylinder-Kolben-Einheit (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zylinderinnenwandung (18) des Zylinders (11) zumindest zwei in der Längsrichtung (5) orientierte Zylinderkanäle (26 - 31) unterschiedlicher Länge aufweist, deren in Längsrichtung (5) orientierte Abmessung kürzer ist als die Länge eines Zylinderinnenraums (16).
Zylinder-Kolben-Einheit (10) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die in der Längsrichtung (5) gemessene Länge des längsten Zylinderkanals (31) dieser Zylinderkanäle (26 - 31) kürzer ist als der maximale Hub des Kolbens (51) relativ zum Zylinder (11).
Zylinder-Kolben-Einheit (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand (d) der zwei gleichartigen Extremwerte (73; 74) der Begrenzungslinie (71) entlang einer Bogenlinie um die Mittelachse (55) größer oder gleich der positiven Wurzel aus dem 9,6-fachen Produkt der maximalen Höhe (a) des Reliefabschnitts (69), der Dicke (h) der Kolbenscheibe (101), dem Elastizitätsmodul der Kolbenscheibe (101), einem Sicherheitsfaktor und dem Kehrwert der Streckspannung des Werkstoffs der Kolbenscheibe (101) ist.
Zylinder-Kolben-Einheit (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdrängungsraumseite (53) dem Zylinderboden (13) zugewandt ist.
Zylinder-Kolben-Einheit (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenstange (41) einen flächig auf dem Kolben (51) aufliegenden Auflagebund (43) hat.