CN101784813B - 用于活塞-缸-组件的活塞和制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于活塞-缸-组件的活塞(10)，尤其是减振器活塞，其带有：活塞体(11)，其具有周缘面(13)；密封圈(12)，其具有外周缘面(15)、内周缘面(16)、第一侧面(17)和第一密封唇边(19)且其围绕活塞体的周缘面(13)延伸并在轴向方向上覆盖周缘面的至少一部分，其中：第一侧面在密封圈的第一端部处使两个周缘面彼此连接，第一密封唇边通过第一侧面和外周缘面来限定；且第一密封唇边在周向方向上形状相同地构造而成。

Description

用于活塞-缸-组件的活塞和制造方法

本发明涉及一种用于活塞-缸-组件(Kolben-Zylinder-Anordnung)的活塞，尤其是减振器活塞(Stossdaempferkolben)，以及一种用于活塞、尤其像这样的活塞的制造方法。

文件EP 1121544B1描述了一种用于活塞-缸-组件的活塞，尤其是减振器活塞，其具有活塞体(所述活塞体具有周缘面)和密封圈(Dichtmanschette)。密封圈具有外周缘面、内周缘面、第一侧面(Randflaeche)和第一密封唇边并且围绕活塞体的周缘面延伸并在轴向方向上覆盖周缘面的至少一部分。第一侧面在密封圈的第一端部处使两个周缘面彼此连接。密封唇边通过第一侧面和外周缘面来限定，且自外周缘面径向向外地凸出(vorstehen)。

此外，文件EP 1121544B1描述了一种用于这样的活塞的制造的方法，该方法带有如下步骤，即，提供密封坯件(Dichtrohling)和活塞体，然后将密封坯件推到活塞体上，并将密封坯件压制(pressen)到活塞体处。在这种已知的活塞中，密封圈由可热变形的(warmverformbaren)塑料制成，优选地由PTFE(聚四氟乙烯)制成，且密封圈根据这种已知的方法通过基于环形盘(Kreisringscheibe)(其为密封坯件)的热成型(Warmumformung)而成形到活塞体的周缘面上。为此将环形盘或者说密封坯件套装到活塞体的一端上并将如此地准备好的活塞体压入经加热的成形和校正缸(Form-und Kalibrierzylinder)中，其中，环形盘被作为带体翻转到活塞体的周缘面上且随后在热影响下对着活塞体的周缘面被压制。在此，活塞体在其周缘面上设有至少一个环绕(umlaufend)的接片(Steg)，其应提供密封圈和活塞体之间的无缺陷且可靠的连接。最后，将设有其压制成的(aufgepressten)密封圈的活塞引导通过冷却管。密封圈的塑料材料的“回忆(Rueckerinnerung)”现象导致，在成型后密封圈的一边棱(其由环形盘的内边棱形成)向内收缩且密封圈的相对的另一边棱(其由环形盘的外边棱形成)向外复位并在此以密封唇边的形式超出(ueberragt)密封圈的其余周缘面。

那么，在这种已知的方法中这种已知的活塞的密封唇边由此而产生，即，密封圈回忆起其原有的环形盘的形状。这种已知的活塞和这种已知的方法具有如下缺点，即，由于与制造相关地(herstellungsbedingt)在环形盘的至密封圈的成型期间形成的内应力，密封唇边相对严重地起皱(gewellt)，由此可能损害密封性能。

文件DE 19513727B4同样描述了一种活塞以及一种用于这样的活塞的制造的方法。这种已知的活塞具有支承部件和在外侧地至少部分地包围支承部件的，由聚合材料、优选地由PTFE制成的导向环。支承部件具有至少一个径向地在朝导向环的方向上敞开的，在周缘侧上环绕的槽，其与径向地在朝支承部件的方向上凸出的、导向环的与装配相关(montagebedingt)的凸缘相接合。导向环在两侧各具有一与装配相关的、单件式地被模制的(angeformte)、且在轴向方向上伸延的密封唇边。密封唇边在轴向方向上超出支承部件的接触面。在这种已知的方法中，导向环的坯件在外侧被推到支承部件上且随后仅径向地均匀地完全地被挤压(verpresst)直到超越导向环材料的可流动的状态。因为此时导向环的材料开始流动，支承部件的槽完全被导向环的材料填满。当导向环的材料逐渐地流动到支承部件的槽中并填满槽时，这种材料的部分通过径向挤压在轴向方向上沿支承部件的周缘面流动并形成密封唇边。那么，密封唇边可通过在径向挤压中在轴向方向上转移的导向环的材料来形成。

这种已知的活塞和这种已知的方法具有如下缺点，即，密封唇边受制造限制地具有相对差的制造精度，因为导向环的材料在径向挤压中在轴向方向上可自由流动。

本发明的目的是，改善用于活塞-缸-组件的活塞(尤其是减振器活塞)和用于活塞(尤其这样的活塞)的制造的方法。

该目的通过根据本发明的活塞和根据本发明的用于活塞的制造的方法来实现。

本发明涉及一种用于活塞-缸-组件的活塞，尤其是减振器活塞，其带有：

-活塞体，该活塞体具有周缘面；

-密封圈，该密封圈具有外周缘面、内周缘面、第一侧面和第一密封唇边，并且，该密封圈围绕所述活塞体的周缘面延伸并在轴向方向上覆盖所述周缘面的至少一部分，

其中：

-所述第一侧面在所述密封圈的第一端部处使所述两个周缘面(15，16)彼此连接；

-所述第一密封唇边通过所述第一侧面和所述外周缘面来限定；

本发明作如下建议，即，使形成所述密封圈的密封坯件在第一端部处被按定尺剪切，并且，使密封唇边在周向方向上形状相同地(gleichfoermig)构造而成。换句话说，这意味着，在周向方向上均匀地(gleichmaessig)或恒定地、也就是说、不依赖于圆周角度(Umgangswinkel)地成形出(formen)密封唇边，或者密封唇边相对于活塞的纵轴线旋转对称或者密封唇边在纵截面中具有经定义的或预定的断面(Profil)。这举例来说可由此来实现，即，已知的活塞的密封唇边以合适的方式被再处理(nachbearbeitet)，从而使密封唇边变成所期望的形状。所建议的活塞具有与已知的活塞相比有所改善的密封性能。

活塞体可按照需求单件式地构造而成或者包括至少两个部分。此外，活塞体可按照需求在其周缘面上具有至少一个槽(其可至少部分地在周向方向上和/或在轴向方向上和/或此外倾斜地延伸)，和/或至少一个其它的凹部(Vertiefung)和/或至少一个接片(其可至少部分地在周向方向上和/或在轴向方向上和/或此外倾斜地延伸)，和/或至少一个其它的凸部。

可作如下设置，即，密封唇边自外周缘面径向向外地凸出。由此保证了在密封唇边和活塞-缸-组件的缸的内壁之间的尽可能无间隙的接触。此外，据此可补偿密封圈的可能存在的“回忆”，其也被称为“记乙效应(Memory-Effekt)”。

可作如下设置，即，密封圈在第一端部处被扩开(aufgeweitet)。这意味着，在该区域中密封圈的内周缘面具有较大的直径。据此同样可补偿可能存在的回忆。

密封唇边的形状可按照需求任意地选择。那么，举例来说可作如下设置，即，第一密封唇边在纵截面中具有这样的断面，该断面在第一侧面的邻接边缘区域(angrenzenden Randbereich)与外周缘面的邻接边缘区域之间具有锐角或直角或钝角。但是作为有角的断面的替代，第一密封唇边同样可具有圆的或一些其它的断面。

第一密封唇边相对于活塞体或者说相对于缸的定向同样可按照需求任意地选择。因此，举例来说可作如下设置，即，第一侧面在纵截面中相对于活塞的纵轴线形成锐角或直角或钝角。第一侧面同样可按照需求任意地成形且举例来说可在纵截面中笔直地或者凹状或凸状地弯曲地或者以一些其它方式而成形。

密封圈的长度(Laenge)和它相对于活塞体的位置可按照需求任意地选择。因此，举例来说可作如下设置，即，活塞体具有第一端面，其位于密封圈的第一端部旁，并且，密封圈在第一端部处在轴向方向上突出超过第一端面(ueber die erste Stimflaeche hinausragt)。相同的情况(Das Gleiche)按照需求同样可适用于活塞体的相对的第二端面和密封圈的相对的第二端部。但是，举例来说同样可作如下设置，即，活塞体在轴向方向上从密封圈的第一端部突伸出(herausragen)。相同的情况按照需求同样可适用于密封圈的第二端部。此外，举例来说可作如下设置，即，密封圈在其第一端部和/或其第二端部处在轴向方向上短于或长于或等长于活塞体。

按照需求，密封圈除了第一密封唇边之外还可具有另外的密封唇边。因此，举例来说可作如下设置，即，密封圈具有第二侧面和第二密封唇边，第二侧面在密封圈的第二端部处使两个周缘面彼此连接，并且，第二密封唇边通过第二侧面和外周缘面来限定。在此，第一和第二密封唇边可相同地或不同地构造而成。上述的与密封圈的第二端部、第一侧面、第一密封唇边、以及活塞体的第二端面相关联地被描述的特征，按照需求可单独地或以任意的组合的方式而类似地适用于密封圈的第二端部、第二侧面、第二密封唇边、以及活塞体的第二端面。用于密封圈的材料可按照需求任意地选择。那么，密封圈举例来说可由可热变形的材料、优选地由碳氟化合物(Fluorkohlenwasserstoff)、更优选地由PTFE制成。

活塞体可按照需求以任意的方式被制造。因此，活塞体举例来说可以粉末冶金的方式(pulvermetallurgisch)，优选通过烧结(Sintern)来制造。

本发明涉及一种用于活塞的制造的方法，其带有如下步骤，即：

a)提供密封坯件和活塞体；

b)然后，将所述密封坯件推到所述活塞体上；

c)将所述密封坯件压制到所述活塞体处；

本发明作如下建议，即，在步骤d)中使密封坯件在其第一端部处被按定尺剪切(abgelaengt)，并且，在步骤e)中在第一端部处成形出带有所期望的断面的密封唇边。在此，步骤d)和e)可按照需求以该顺序被实施或同时地被实施。如果举例来说通过根据步骤d)的按定尺剪切已形成了带有所期望的断面的第一密封唇边，则步骤e)通过步骤d)而被实施。

密封坯件在需要时可以任意的方式而被成形，且举例来说具有环形盘或套筒(Huelse)或罐(Topf)的形状。

在步骤d)中的按定尺剪切可按照需求以任意的方式、举例来说以机械的方式和/或借助于激光而实现。

可作如下设置，即，在步骤f)中密封坯件在第一端部处被扩开。在此，步骤f)可在步骤d)之后或之前被实施和/或步骤e)和f)以该顺序被实施或同时地被实施。

在一种第一备选方案中，按照需求，除了第一密封唇边之外可生产出至少一个另外的密封唇边。那么，举例来说可作如下设置，即，在步骤g)中使密封坯件在第二端部处被按定尺剪切，并且，在步骤h)中在第二端部处成形出带有所期望的断面的第二密封唇边。上述的与步骤d)和e)以及密封坯件的第一端部相关联地被描述的特征，同样可类似地适用于步骤g)和h)以及密封坯件的第二端部。步骤g)和/或h)可按照需求在步骤d)和/或e)和/或f)之后，或与步骤d)和/或e)和/或f)同时地，或在步骤d)和/或e)和/或f)之前被实施。

在第二种备选方案中可作如下设置，即，在步骤i)中密封坯件在第二端部处至少部分地被压按(gedrueckt)到在活塞体的周缘面中构造成的环形槽中。步骤i)可按照需求在步骤c)和/或d)和/或e)和/或f)之后，或与步骤c)和/或d)和/或e)和/或f)同时地，或在步骤c)和/或d)和/或e)和/或f)之前被实施。

其它的有利的实施形式将借助后面的图纸而被详细说明。然而，从中得出的各个特征并不限于各个实施形式，而是，它们可与上面所描述的各个特征或与其它实施形式的各个特征结合成进一步的实施形式。其中：

图1：显示了第一种实施形式中的减振器活塞的纵截面；

图2：显示了图1的减振器活塞的活塞体的纵截面；

图3：放大地显示了图1的局部(Ausschnitt)III；

图4：显示了第一种实施形式中的用于图1的活塞的制造的方法的简图；

图5：显示了图4的方法的第二步骤的示意图；

图6：显示了带有第二种实施形式中的减振器活塞的活塞-缸-组件的纵截面；

图7：放大地显示了图6的局部VII；

图8：显示了处于在其中密封坯件被按定尺剪切的方法步骤中的图6的活塞的纵截面；

图9：显示了处于在其中被按定尺剪切的密封坯件被扩开并成形出两个密封唇边的方法步骤中的图8的活塞的纵截面；和

图10：显示了带有其它的断面的密封唇边的放大的纵截面。

在图1中活塞10在第一种实施形式中被示出且此处构造成减振器活塞。其具有活塞体11和密封圈12。如在图2中良好地见的那样，活塞体11具有周缘面13，在其中构造了五个环形槽14。密封圈12具有外周缘面15、内周缘面16、在图1中位于上部的第一侧面17、在图1中位于下部的第二侧面18、以及在图3中放大地被示出的第一密封唇边19。密封圈12围绕周缘面13而延伸并在轴向方向上覆盖该周缘面13的上部部分。第一侧面17在密封圈12的第一端部(图1和图3中的上部端部)处使外周缘面和内周缘面15，16彼此连接，且与外周缘面15一起限定第一密封唇边19。第二侧面18在密封圈12的第二端部(图1中的下部端部)处使外周缘面和内周缘面15，16彼此连接。密封圈12在其第二端部处径向向内地定向(radial einwaerts gerichtet)，从而使第二侧面位于该五个环形槽14中的最下面的一个中。内周缘面16在每两个环形槽14之间的截段中紧密地贴靠在周缘面13处且在环形槽14的区域中接合到其中。

如在图3中良好地可认识到的那样，在活塞10的该第一种实施形式中，第一密封唇边19从外周缘面15径向向外地凸出。此外，密封圈12在第一端部处被扩开，从而使其在该区域中不贴靠在活塞体11处。此外，第一密封唇边19在此在所示的纵截面中具有这样的断面，即，在第一侧面17的邻接边缘区域与外周缘面15的邻接边缘区域之间形成锐角。此外，第一侧面17在此在所示的纵截面中相对于活塞10的纵轴线形成直角。

在该第一种实施形式中，活塞体11具有第一和第二端面20，21，其分别位于密封圈12的第一或第二端部旁，且在轴向方向上从密封圈12的第一和第二端部突伸出。那么，此处密封圈12短于活塞体11。此外，此处密封圈12由PTFE(其为可热变形的材料)制成，且活塞体11是通过烧结而制造的。

在图4和图5中示出了一种在第一种实施形式中的用于图1的活塞10的制造的方法。

在第一步骤101中，将所供给的密封坯件22(其在该方法的第一种实施形式中是由PTFE制成的环形盘)从上推到拉拔锥体23(Aufziehkonus)的窄端上。此外，拉拔锥体23被如此地放置到所供给的活塞体11上，即，使得活塞体11的第一端面20指向下且拉拔锥体23的宽端接触活塞体11的第二端面21。

在于图5中详细且放大地示出的第二步骤102中，由塑料制成的扩张轴(Spreizwelle)24被从上放置到拉拔锥体23的窄端之上且在活塞轴线的方向上被向下推，从而使环状的密封坯件22一方面被扩开且另一方面朝向拉拔锥体23而被翻转，直到其位于绕活塞体11的周缘面13的所期望的位置中。

在图5中，第二步骤102的各个阶段按其时间顺序由上向下地被示出，从而，在该步骤结束之后的活塞10在最下方被显示。在第二步骤102中，带有其开口的密封坯件22首先被推开到拉拔锥体23的在图5中位于上部的窄端上，并借助于扩张轴24持续地在拉拔锥体23上朝向其宽端(即，在图5中向下地)被推移。在此，密封坯件22的外边棱越来越向下翻倒，直到开始时为环形盘状的密封坯件22的在图5中的下端面紧紧地贴靠在拉拔锥体23的锥形的周面(Mantelflaeche)处。在这种状态中可良好地认识到，原有的密封坯件22的下端面以及相对的在图5中的上端面随后极好地形成了完成后的密封圈12的内周缘面或外周缘面16，15。同样良好地可认识到的是，外侧的侧面和内侧的、形成原有的环状密封坯件22的开口的侧面随后极好地形成了完成后的密封圈12的第一或第二侧面17，18。当该此时为漏斗形的密封坯件22到达拉拔锥体23的宽端时，其在图5中继续被扩张轴24从上推移越过活塞体11的第二端面21，直到其第一侧面17位于略在第一端面20之上的所期望的位置中且其第二侧面18位于最上面的环形槽14的、在图5中的上部的边棱的高度上。在此，密封坯件22绕活塞体11而安放。

在第三步骤103中，借助于辊(Walze)29将密封坯件22的第二端部(图4中的上部端部)压按到最上面的环形槽14中。由此，通过形状联接(Formschluss)将密封坯件22固定在活塞体11处，从而防止了密封坯件22可能在后面的步骤中相对于活塞体11在图4中继续向下被移动。

在第四步骤104中，将带有已固定的密封坯件22的活塞体11从下地以其第二端面21在前地向上地推到经加热和经冷却的筒形的圆形装置(Rundvorrichtung)30中。在圆形装置30的经加热的第一区域(在图4中的下部区域)中，在供热的情形下并且通过轴向和径向的挤压将密封坯件22在外周缘面15的区域中精确地校正到所期望的完成后的活塞10的外径上，并且，在圆形装置30的经冷却的第二区域(图4中的上部区域)中在散热的情形下将其受约束地冷却。这样的圆形装置在现有技术中是已知的，且因此此处不再作详细描述。

在第五步骤105中，带有被压制上的密封坯件22的活塞体11绕活塞轴线旋转，其中，此时，其第一端面20指向上，且在此从上地将旋转的锥形辊28压按到活塞体11的周缘面13和密封坯件22的内周缘面16之间，由此，密封坯件22在其第一端部处被扩开。

在第六步骤106中，带有经扩开的密封坯件22的活塞体11绕活塞轴线转动，并且在此，径向地从外地将刀刃(Klinge)27压按到密封坯件22的第一端部处，由此，密封坯件22在其第一端部处被按定尺剪切，其中，该切截相对于活塞10的纵轴线成直角地被引导。该按定尺剪切可与此处相同地以机械的方式(举例来说，借助于刀刃27)，和/或借助于至少一个此处未示出的激光来完成。由此，成形出了带有所期望的、在周向方向上形状相同的断面的第一密封唇边19，并完成了第一种实施形式中的活塞10。

在图6和7中示出了活塞-缸-组件，其具有在第二种实施形式中的活塞10和缸25，该第二种实施形式与第一种实施形式相似，从而在后面仅区别之处被较详细地描述。在第二种实施形式中，活塞10相对于径向中间平面(Radialmittelebene)镜面对称地(spiegelsymmetrisch)实施而成，从而，如在图7中良好地可认识到的，除了第一密封唇边19以外，密封圈12还具有第二密封唇边26，其由第二侧面18和外周缘面15限定。此处，第一和第二密封唇边19，26相同地构造而成，各从外周缘面15径向向外地凸出且各在纵截面中具有这样的断面，该断面在第一或第二侧面17，18的邻接边缘区域与外周缘面15的邻接边缘区域之间形成锐角。此处，第一和第二侧面17，18都在纵截面中相对于活塞10的纵轴线形成锐角。

在图8和9中显示了第二种实施形式中的、用于图6的活塞10的制造的方法的两个步骤，该第二种实施形式与该方法的第一种实施形式相似，从而在后面仅进一步描述区别之处。在该第二种实施形式中省去了第一种实施形式的第二步骤(在该步骤中，密封坯件22的第二端部被径向向内压按)，因为此处将在该第二端部处成形出该第二密封唇边26。在第二种实施形式中，在进行校正的第三步骤之后，在第四步骤中(其在图8中被示出)将密封坯件22在其两端处按定尺剪切，这在此处借助于两个刀刃27(其各实施相对于活塞的纵轴线成直角的切截)以机械的方式来完成。此处，该按定尺剪切以旋转机械的方式实现，也就是说，在活塞体11(带有压制成的密封坯件22)绕活塞轴线转动期间，将两个刀刃27对着活塞体11径向向内地压按。

在图9中所示的第五步骤中，一方面，在密封坯件22的两个被按定尺剪切的端部处成形出带有所期望的断面的第一和第二密封唇边19，26，并且，另一方面，密封坯件22在其两端处被扩开。此处，这借助于两个锥形辊28以旋转机械的方式实现，该两个锥形辊28各绕着成直角地与活塞轴线交会的轴线而转动、具有径向地远离活塞轴线(即，在图9中向左)而逐渐变细的周面、并且自上地或自下地对着密封坯件22的被按定尺剪切的第一或第二端部而被压按(在带有压制成的密封坯件22的活塞体11绕活塞轴线转动期间)。由此，在密封坯件22的两端处成形出了该两个密封唇边19，26，并完成了第二种实施形式中的活塞10。

在图10中显示了带有另一纵向断面的第一密封唇边19，在其中，第一侧面17倾斜地径向上向内且轴向上向下地延伸，且与外周缘面15的邻接边缘区域形成直角并相对于活塞轴线形成钝角。

Claims (9)

1.一种用于活塞(10)的制造的方法，其带有如下步骤，即：

a)提供密封坯件(22)和活塞体(11)；

b)然后，将所述密封坯件(22)推到所述活塞体(11)上；

c)将所述密封坯件(22)压制到所述活塞体(11)处；

其特征在于：

d)在第一端部处将所述密封坯件(22)按定尺剪切；

e)在所述第一端部处成形出带有所期望的断面的第一密封唇边(19)。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤d)和e)以所述顺序被实施或同时地被实施。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述密封坯件(22)具有环形盘或套筒或罐的形状。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤d)中的按定尺剪切以机械的方式和/或借助于激光来实现。

5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于如下步骤，即：

f)在所述第一端部处将所述密封坯件(22)扩开。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述步骤f)在所述步骤(d)之后或之前被实施。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述步骤e)和f)以所述顺序被实施或同时地被实施。

8.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于如下步骤，即：

g)在第二端部处将所述密封坯件(22)按定尺剪切；

h)在所述第二端部处成形出带有所期望的断面的第二密封唇边(26)。

9.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于如下步骤，即：

i)将所述密封坯件(22)在第二端部处至少部分地压按到构造在所述活塞体(11)的周缘面(13)中的环形槽(14)中。

Images