CN106337895A - 活塞装置、制造该装置的方法和含该装置的活塞缸单元 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于活塞缸单元的活塞装置(6)，制造该活塞装置的方法以及包含该活塞装置的活塞缸单元，其中活塞装置包括杆(9)和活塞(8)，该活塞(8)经由塑性成形而紧固到杆(9)上。

Description

活塞装置、制造该装置的方法和含该装置的活塞缸单元
相关申请的交叉引用
德国专利申请10 2015 212 860.1的内容通过引用结合在本文中。
技术领域
本发明涉及一种活塞装置、一种用于制造这种活塞装置的方法和一种包括这种活塞装置的活塞缸单元。
背景技术
活塞缸单元例如用于减缓线性运动。由此活塞可以在壳体中被带有缓冲地被移位。活塞的移位可以通过从壳体突伸出的杆来实现。
发明内容
本发明的目的是改进活塞缸单元的结构。
该目的通过一种用于活塞缸单元的活塞装置——该活塞装置包括杆和活塞，其中，活塞经由塑性成形固定到杆上、通过一种用于制造根据本发明的活塞装置的方法——该方法包括提供杆和活塞以及使活塞塑性成形以固定到杆上的方法步骤，和通过包括根据本发明的活塞装置的活塞缸单元来实现。本发明的要点在于通过塑性成形将活塞紧固到杆上。这种活塞装置非常适用于在活塞缸单元特别是气弹簧且特别是可锁气弹簧中使用。该活塞装置还可以用于不可锁气体压缩弹簧和/或用于减震器。活塞连接到杆上。在没有机械加工的情况下进行该连接过程。活塞的成形导致固有的强度的增加。通过塑性变形，可以增加材料的硬度。这意味着具有塑性成形的活塞的活塞装置与未成形的活塞相比可以具有增加的材料强度。该活塞装置是牢固的，并且使得与根据现有技术的活塞装置相比，能够加载高达130％的增加的牵引力和压力。增强了根据本发明的活塞装置的承载能力。通过塑性成形将活塞连接到活塞杆上使得可以允许充裕的尺寸公差。可以通过自动化过程制造该活塞装置。可以经济地、特别是大量地制造该活塞装置。
该活塞装置——其中，活塞被挤压到杆上，特别是在径向上挤压——简化了制造过程。例如可以将活塞推压到杆上，然后可以通过径向挤压将其连接到杆上。由于活塞和/或杆被特别地设计成相对于活塞纵轴线径向对称，因此活塞相对于杆的旋转定向没有问题。可以在活塞相对于杆的每个旋转位置进行径向挤压。因此可以考虑到，也可以相对于旋转角限定优选的配置。
该活塞装置——其中，杆包括与活塞的压制部段配合的至少一个凹陷元件——保证了沿着活塞装置的活塞纵轴线的轴向紧固。所述至少一个凹陷元件使得能够沿着活塞纵轴线在杆后面抓握。活塞的压制部段特别地设置在凹陷元件上。
该活塞装置——其中凹陷元件被设计成杆上的周向外部凹槽——使得简单的制造过程成为可能。可以通过自动化过程制造外部凹槽。
该活塞装置——其中，活塞被设计成至少在压制部段的区域呈套筒状——简化了径向挤压。可以将活塞推压至杆上，使得活塞至少在一些部段上包围该杆。在未挤压状态，活塞可以被牢固且可靠地布置在杆上。可以使用限定的边界条件可靠地进行下面的连接步骤、塑性成形。
该具有多个凹陷元件的活塞装置——其中，沿着纵轴线在两个相邻的凹陷元件之间布置保持环——保证了增大的连接强度。保持环被设计成两个凹陷元件之间的径向突出的圈。以这种方式附加地增大了活塞和杆之间的连接强度。增加了从杆释放活塞所需的拉脱力。
该活塞装置——其中保持环包括分别朝向凹陷元件的侧表面，所述侧表面与各自的凹陷元件特别是凹槽底部形成钝角——导致拉脱力的进一步增大。
该活塞装置——其中活塞具有圆盘部段，该圆盘部段上特别地设置有用于密封件的凹部——使得能够将活塞装置密封地布置在活塞缸单元中。密封件被特别地设计成用于径向密封活塞缸单元的壳体的内表面。圆盘部段特别地与活塞一体式形成。
使用其中活塞由冷成形材料制成的活塞装置可以通过塑性成形促进所述连接。特别地，活塞由变形铝合金特别是由EN AW 2011制成，或由钢特别是易切削钢(machiningsteel，易机加工钢)或Q&T钢(淬火回火钢)制成。特别地，活塞被一体式制成。
一种用于制造活塞装置的方法包括提供杆和活塞以及使活塞塑性成形以固定到杆上的方法步骤。该方法简单且可以通过自动化过程实现。该方法是经济的。
该方法——其中，成形包括径向挤压——简化了活塞装置的制造。
该方法——其中，在环境温度下进行成形——使得不需要另外加热连接元件。减少了用于制造活塞装置的能量。缩短了生产周期。该方法简单且特别经济。不需要附加的工具。不需要加热和冷却时间。
包括活塞装置的活塞缸单元基本上具有在这里提及的优点。
附图说明
在下面参考附图对示例实施例的描述中提供了对本发明的其它有利实施例、附加特征和细节。图中：
图1示出根据本发明的活塞缸单元的纵向横截面，
图2示出根据本发明的活塞装置的放大纵向横截面，
图3示出根据图2的活塞装置的侧视图，
图4示出根据图3的活塞装置的杆的侧视图，
图5示出根据图3的活塞装置的活塞的侧视图，和
图6示出沿着图5中的剖面线VI-VI的纵向横截面。
具体实施方式
图1所示的活塞缸单元1包括基本上筒形的壳体2，该壳体2在图1中左侧所示的第一端部经由封闭件3封闭。封闭件3具有一体式螺纹销4，紧固件可以旋拧到该螺纹销4上。在布置成与壳体2中的封闭件3相对的端部设置有导向/密封单元5。导向/密封单元5用于活塞装置6沿着壳体2的纵轴线7的导向移位。活塞装置6包括紧固到杆9上的活塞8。杆9经由导向/密封单元5以密封的方式导向壳体2外部。活塞装置6布置成活塞纵轴线11与活塞缸单元1中的壳体2的纵轴线7同轴。
下面参考图2至6更加详细地说明活塞装置6。活塞8由变形铝合金EN AW 2011制成。活塞8被一体式设计并具有圆盘部段10。圆盘部段10如图2中左侧所示的从朝向封闭件3的前端边面沿着活塞纵轴线11延伸。活塞8被设计成相对于活塞纵轴线11旋转对称。圆盘部段10上设置有外部周向凹部12，O型环形式的密封件13插入该凹部12中。活塞8经由密封件13以密封的方式支承在壳体2的内表面14上。活塞8具有套筒状的压制部段15。压制部段在垂直于活塞纵轴线11的平面上被设计成是环形的，并且在根据图5、6的未加压的起始位置中具有沿活塞纵轴线11特别为不变的内径di和沿活塞纵轴线11特别为不变的外径da。
根据图1所述的活塞缸单元1是可锁气体压缩弹簧。活塞装置6还包括可激活的阀单元16。阀单元16被与经过活塞杆9和活塞8的活塞纵轴线11同轴地导向。阀单元16包括朝向圆盘部段10的端面的阀销17，该阀销17经由第一内密封件18与活塞8的内侧密封。第一内密封件18经由阻尼件19和支撑圆盘20支承在杆9的端侧上。
阀销17一体地形成在阀杆22上。阀杆22经由第二内密封件21与活塞装置6(尤其是杆9)密封。活塞8包括允许流体流经中心内孔24的横向孔23。沿着活塞纵轴线11与阀杆22相邻地设置有激活杆25和起动件26。起动件26从杆9的后端侧27突伸出。为了激活阀单元16，沿着活塞纵轴线11激活——即在杆9内推进——起动件26。所述轴向力经由激活杆25从起动件26传递到阀杆22。与阀杆22一体式设计的阀销17移位到根据图2所示的左侧，直到比阀销17薄的杆部段32布置在第一内密封件中。在该起动配置中，释放由横向孔23和内孔24形成的流道。流体可以流经壳体2中的两个工作腔之间的活塞装置6。
图2示出阀单元16的未激活配置。在该配置中，阀销17以密封的方式位于第一内密封件18上。阻止流体沿着横向孔23和内孔24流动。
杆9被设计成基本上空心的筒形。在朝向活塞8的端部处与前端端面28间隔地设置有两个凹陷元件(undercut element，底切元件)29。还可以沿着活塞纵轴线11设置不止两个凹陷元件29，其中，特别地两个相邻的凹陷元件29始终经由保持环30彼此隔开。凹陷元件29分别被设计成杆9上的周向外部凹槽。两个凹陷元件29被布置成沿着活塞纵轴线11彼此相邻，并且经由保持环30彼此隔开。保持环30被设计成相对于外部凹槽径向突出。保持环30具有设计成倾斜的侧表面31，该侧表面与凹陷元件29的各自的凹槽底部形成钝角w。钝角w大于90°且小于180°。特别地，钝角w大于95°且小于160°，特别地大于105°且小于135°，特别地在110°和120°之间。
杆9在凹陷元件的区域包括由外部凹槽限定的第一内径d1。第二外径d2由保持环30限定。这里，d2>d1。
下面更详细地说明用于制造活塞装置6的方法。从根据图5、6所示的活塞8的未变形的初始状态开始，沿着活塞纵轴线11将活塞8推压到杆9上，由此套筒状压制部段15套在前端端面28上。压制部段15沿着外周长包围凹陷元件29。由于内径di比杆9的第一外径d1和第二外径d2大，因此，压制部段15布置成与凹陷元件29径向隔开。第二外径d2可基本上与内径di一致。
在活塞8在杆9上的推压位置，活塞8连接到杆9上以形成根据图2所示的活塞装置6，其中，活塞8特别是在压制部段15的区域被杆挤压。通过未示出的加压工具，相对于活塞纵轴线11径向向内挤压活塞8的压制部段15。活塞8的压制部段15的材料塑性变形并被压入凹陷元件29中。图2和3示出活塞8的被压制状态。这特别地使得压制部段15的材料在凹陷元件29中的完全周向的下陷(undercut)。活塞8被可靠且牢固地保持在杆9上。在挤压过程之后，活塞8在压制部段15的区域具有非圆形外轮廓。通过挤压过程，活塞8的外径da'在挤压之后至少部分地减小。活塞8的内径di'在挤压之后在凹陷元件29和保持环30的区域减小。
在环境温度下进行挤压。

Claims (17)

1.用于活塞缸单元(1)的活塞装置(6)，包括杆(9)和活塞(8)，其中，活塞(8)经由塑性成形固定到杆(9)上。
2.根据权利要求1所述的活塞装置，其特征在于，活塞(8)被挤压在杆(9)上。
3.根据权利要求1所述的活塞装置，其特征在于，杆(9)包括至少一个凹陷元件(29)，活塞(8)的压制部段(15)与所述凹陷元件(29)配合。
4.根据权利要求3所述的活塞装置，其特征在于，凹陷元件(29)被设计成杆(9)上的周向外部凹槽。
5.根据权利要求3所述的活塞装置，其特征在于，活塞(8)被设计成至少在压制部段(15)的区域内呈套筒状。
6.根据权利要求3所述的活塞装置，其特征在于具有多个凹陷元件(29)，其中，沿着活塞纵轴线(11)在两个相邻的凹陷元件(29)之间布置有保持环(30)。
7.根据权利要求6所述的活塞装置，其特征在于，保持环(30)包括朝向凹陷元件(29)的侧表面(31)，其中，侧表面(31)与各自的凹陷元件(29)形成钝角。
8.根据权利要求7所述的活塞装置，其特征在于，侧表面(31)与凹槽底部形成钝角。
9.根据权利要求1所述的活塞装置，其特征在于，活塞(8)具有圆盘部段(10)。
10.根据权利要求9所述的活塞装置，其特征在于，在圆盘部段(10)上设置用于密封件(13)的凹部(12)。
11.根据权利要求1所述的活塞装置，其特征在于，活塞(8)由包括冷成形材料和钢的组中的一种制成。
12.根据权利要求11所述的活塞装置，其特征在于，冷成形材料是变形铝合金，钢是易切削钢。
13.根据权利要求12所述的活塞装置，其特征在于，变形铝合金是EN AW 2011，易切削钢是Q&T钢。
14.用于制造根据权利要求1所述的活塞装置的方法，包括以下方法步骤：
-提供杆(9)和活塞(8)，
-使活塞(8)塑性成形以固定到杆(9)上。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，该成形包括径向挤压。
16.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，该成形在环境温度下进行。
17.包括根据权利要求1所述的活塞装置(6)的活塞缸单元(1)。
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