DE19938249C2 - Axial beweglicher Schaltring innerhalb einer Nut - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen axial beweglichen Schaltring innerhalb einer Nut ge­ mäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.

Aus der DE 33 01 544 A1 ist beispielsweise ein Kolben-Zylinderaggregat in der Ausführung einer Gasfeder bekannt, die einen axial beweglichen Schaltring inner­ halb einer Nut aufweist. Der Schaltring ist als Rechteckring ausgeführt und kann sich aufgrund einer Reibkraft zwischen dem Schaltring und der Innenwandung des Druckrohres zwischen den Nutseitenflächen der Nut bewegen, da die Nut eine größere Breite aufweist als die Höhe des Schaltrings.

Der Schaltring wird aus einem schlauchförmigen Rohling geschnitten. Bei diesem Schneidvorgang läßt es sich kaum vermeiden, daß die Schnitte mehr oder weni­ ger schief ausfallen, wobei es bei der Montage des Schaltrings mit einfachen Mit­ teln nicht überprüfbar ist, wie die Oberflächen der Ober- und Unterseite zueinander ausgerichtet sind. Durch umfangreiche Untersuchung hat man herausgefun­ den, daß der beschriebene Schiefstand der Ober- und Unterseite des Schaltrings das Betriebsverhalten maßgeblich beeinflußt. Die Ober- und die Unterseite des Schaltrings werden vom Druck innerhalb der Gasfeder beaufschlagt. Bei undefi­ nierten Geometrien der Ober- und der Unterseite des Schaltrings kann der Fall eintreten, daß in der Anwendung nach der DE 33 01 544 A1 der Schaltring eine axiale Bewegung in die eine Richtung schneller oder präziser ausführt, die bei der Überprüfung des Aggregats feststellbar sind.

Zur Abhilfe des Problems wurde daran gedacht, den Schaltring in einem Spritz­ gießverfahren herzustellen. Schaltringe, die nach diesem Verfahren hergestellt sind, verfügen in der Regel über eine deutlich präzisere Formgenauigkeit, sind andererseits aber auch sehr viel teurer in der Herstellung. Bei einem Massenpro­ dukt, wie z. B. einer Gasfeder, kann dieser Mehrpreis nicht zugestanden werden.

Die DE 40 04 714 A1 zeigt einen axial beweglichen Schaltring innerhalb einer Nut mit einer größeren Breite als die Höhe des Schaltrings. Der Schaltring verfügt an seiner Ober- und Unterseite über eine Dichtfläche, die jedoch nur eine Teilflä­ che der jeweiligen Ober- und Unterseite darstellt. Des weiteren ist der Quer­ schnitt des Schaltringes derart ausgeführt, dass eine an der Innenseite des Zylin­ ders anliegende Dichtlippe des Schaltringes radial beweglich ist.

Mit der DE 42 37 495 A1 und der DE 197 55 080 A1 wird bewiesen, dass der Schaltring innerhalb eines Kolbens als O-Ring mit einem kreisförmigen Quer­ schnitt ausgeführt sein kann, der aufgrund dieser geometrischen Ausgestaltung nur mit einer Teilfläche an seiner Ober- und Unterseite eine Dichtfunktion über­ nimmt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Schaltring zu realisieren, der unter allen Betriebszuständen ein gleichförmiges Betriebsverhalten aufweist und hinsichtlich der Form- und Lagetoleranzen im Vergleich zum Stand der Technik leichter beherrschbar ist.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch den Patentanspruch 1 gelöst.

Der Freischnitt bringt den Vorteil, daß man eine kleine Dichtfläche erhält, die den Einfluß eines möglich Schiefstandes des Schaltrings minimiert. Daraus resultiert ein exakteres Betriebsverhalten des mit dem Schaltring versehenen Aggregats.

Der Schaltring bzw. die Dichtfläche an der Außenwandung unterliegt einen druckabhängigen Vorspannung, da der Betriebsdruck auch auf die Innenwandung des Schaltrings wirkt. Mit dem randseitigen Freischnitt am Außendurchmesser wird die resultierende druckbeaufschlagte Fläche verringert, so daß unterschiedli­ che Betriebsdrücke innerhalb der Nut für den Schaltring keine maßgeblichen Än­ derungen hinsichtlich der Vorspannkraft des Schaltrings mit sich bringen.

Des weiteren ist zu berücksichtigen, daß ein völlig exakter trapezförmiger Quer­ schnitt zwar funktional das Optimum darstellt, aber fertigungstechnisch schwie­ riger ist, da der Schnitt bei der Herstellung des Schaltrings dann genau auf die Ecke zwischen den Deckseiten und der Innen- oder Außenwandung treffen muß. Deswegen ist es sinnvoller, wenn man die Ober- und Unterseite jeweils mit einer kleinen parallelen Dichtfläche ausführt.

Im Hinblick auf einen günstigen Druckausgleich in radialer Richtung weist die Au­ ßenwandung eine konvexe Formgebung auf, so daß die Dichtfläche an der Au­ ßenwandung nur noch eine Linienberührung eingeht.

Gerade bei sehr flachen Schaltringen ist es besonders vorteilhaft, wenn der Schaltring bezüglich der Ausgestaltung der Oberseite zur Unterseite symmetrisch ausgeführt ist. Ein flacher Schaltring ermöglicht nur einen kleinen Freischnitt. Wenn aber die Ober- und die Unterseite völlig identisch ausgeführt sind, dann sind die Form- und Lageabweichungen am Schaltring anhand der Funktionsüber­ prüfung praktisch nicht mehr feststellbar.

Damit man hinsichtlich der Materialauswahl unabhängiger ist, insbesondere im Hinblick auf die zulässige Flächenpressung und die auftretende Elastizität, ist dem Schaltring zumindest auf einer Seite ein Deckring beigeordnet.

Anhand der folgenden Figurenbeschreibung soll die Erfindung näher erläutert werden.

Es zeigt:

Fig. 1 Schaltring in einem Kolben-Zylinderaggregat

Fig. 2 u. 3 Abwandlungen des Schaltrings

Die Fig. 1 zeigt einen Ausschnitt aus einem Kolben-Zylinderaggregat 1, in dem eine Kolbenstange 3 mit einem Kolben 5 axialbeweglich angeordnet ist. Der Kol­ ben 5 trennt zwei Arbeitsräume 7; 9 voneinander, wobei zwischen den Arbeits­ räumen eine von einem Schaltring 11 bewegungsrichtungsabhängig gesteuerte Strömungsverbindung 13 vorliegt. Der Schaltring 11 ist innerhalb einer Nut 15 geführt, wobei die Nut eine größere Breite als die Höhe des Schaltrings aufweist, so daß dieser innerhalb der Nut axial beweglich ist.

Der Kolben besteht aus einem Kolbengrundkörper 5a mit einem Führungsab­ schnitt 5b. Eine Kolbendeckscheibe 5c schließt den Schaltring innerhalb der Nut 15 ein. Der Kolbengrundkörper verfügt über mindestens eine radiale Öffnung 17. Auf den verbleibenden Stegen zwischen den Öffnungen und dem Schaltring ist ein Deckring 19 angeordnet. Der Deckring hat die Aufgabe, daß der Schaltring nicht in die Öffnungen 17 verpresst wird. Die Beschreibung des Kolbens ist nur beispielhaft zu bewerten. Es kann in einer Anwendung sinnvoll sein, daß sich die Kolbendeckscheibe an dem Absatz der Kolbenstange abstützt und der Kolben­ grundkörper zum Arbeitsraum 9 ausgerichtet ist. Des weiteren ist denkbar, daß der Schaltring in einem einstückig hergestellten Kolben angeordnet ist, indem der Schaltring radial elastisch ausgebildet und in die Nut positioniert ist.

Der Schaltring hat in dieser Ausführungsvariante einen trapezförmigen Quer­ schnitt, so daß jeweils randseitig ein Freischnitt 21 vorliegt. Die Ober- und die Unterseite des Schaltrings verfügen damit idealisiert nur über eine Dichtflä­ che 23; 25 die eine linienförmige, radiale Ausdehnung aufweist.

Wenn der Kolben in Pfeilrichtung nach unten verschoben wird, so legt sich der Schaltring 1 l an die Unterseite des Deckrings 19 und in Folge an die obere Nutseitenwand 15a des Kolbengrundkörpers 5a an. Es verbleibt als Strömungsver­ bindung nur der Querschnitt mindestens einer radialen Öffnung 17.

Bei einer Zugbewegung bewegt sich der Schaltring in Richtung der unteren Nut­ seitenwand 15b, die von dem Kolbendeckring gebildet wird. Dann weist die Strömungsverbindung einen Kreisringquerschnitt auf, dessen Höhe von dem Dif­ ferenzmaß zwischen Schaltringhöhe und Nutbreite bestimmt wird.

Die Fig. 2 und 3 zeigen Abwandlungend des Schaltrings. In der Fig. 2 verfügt der Schaltring 11 noch über eine dem Trapez angenäherte Querschnittsform, so daß auf der Ober- und Unterseite eine kleine Dichtfläche zur Verfügung steht. Der Freischnitt ist ausreichend groß dimensioniert, damit Ungenauigkeiten keinen sonderlichen Einfluß auf die Funktionsweise des Schaltrings ausüben. In der ver­ größerten Darstellung ist auch erkennbar, daß der Schaltring bzgl. der Ober- und Unterseite symmetrisch ausgeführt ist.

Der wesentliche Unterschied der Fig. 3 zur Fig. 2 besteht darin, daß die Außen­ wandung 27 des Schaltrings eine konvexe Kontur aufweist. Der Schaltring ist nahezu druckausgeglichen, da die druckbeaufschlagten Flächen 29 am Innen­ durchmesser und am Außendurchmesser 27 des Schaltrings identisch groß sind.

Claims (4)

1. Axial beweglicher Schaltring innerhalb einer Nut mit einer größeren Breite als die Höhe des Schaltrings, insbesondere im Kolben eines Kolben- Zylinderaggregates, wobei der Schaftring jeweils an seiner Oberseite, seiner Unterseite und seiner Außenwandung eine Dichtfläche aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Ober- und Unterseite randseitig einen Freischnitt (21) aufweisen, so daß die Dichtfläche (23; 25) der Ober- und Unterseite maximal von jeweils einer Teilfläche dieser Seiten gebildet werden kann, wobei der Freischnitt (21) am Außendurchmesser seine größte Tiefe aufweist und der Schalt­ ring (11) einen im wesentlichen trapezförmigen Querschnitt aufweist.

2. Schaltring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenwandung (27) eine konvexe Formgebung aufweist.

3. Schaltring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltring bezüglich der Ausgestaltung der Oberseite zur Unterseite symmetrisch ausgeführt ist.

4. Schaltring nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß dem Schaltring (11) zumindest auf einer Seite ein Deckring (19) beige­ ordnet ist.