CN117795206A - 缸管组件与制造缸管组件的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种缸管组件，其具有缸管(1)和连接件(2)。所述缸管(1)具有缸管基体和连接部段(1.3)。所述连接部段(1.3)在缸管外表(1.1)上具有外表圆弧部(3)，并且在缸管内表(1.2)上具有内表圆弧部(4)，此外还具有结构强化区域和连接孔(5)。所述圆弧部(3、4)构造成冷成形的内凹的压形部段，其中，所述结构强化区域(1.4)设置在所述圆弧部(3、4)之间的成形区域中，其中，所述连接孔(5)构造成冲压孔并且穿过所述圆弧部(3、4)，并且其中，所述结构强化区域包围所述连接孔(5)。所述连接件(2)设置在所述连接部段(1.3)上，并且具有压力介质管(6)和接合部段，其中，所述接合部段具有环状的轴向的限界轮廓(7.1)，其中，所述环状的轴向的限界轮廓(7.1)和所述外表圆弧部(3)的环状的配对面(3.1)构造环状的接触面，并且其中，所述缸管(1)和所述连接件(2)在环状的所述接触面上借助于环焊缝(8)材料锁合地连接，并且所述环焊缝(8)构造密封平面。

Description

缸管组件与制造缸管组件的方法

技术领域

本发明涉及一种缸管组件、尤其缸管和连接件的连接，本发明还涉及用于制造缸管组件的方法。

背景技术

现有技术描述了连接件与缸管不同的连接可能性。一方面，螺栓连接是成问题的，另一方面又已知例如通过焊接进行的材料锁合的连接。

螺栓连接多数情况下的实施方式是，缸管内存在内螺纹、连接件上存在合适的外螺纹。在多数情况下将内螺纹作为相对缸轴线正交的径向孔洞在缸管中安装。该解决方案的缺点在于，缸管上的旋入区域必须具有用于螺纹连接的充分机械强度的最小螺纹深度。借此，缸管的区域必须具有较大的壁厚、或者经过耗费大的加工。此外，较大的壁厚对于材料经济的构造而言是消极的。

连接件能够可选地与缸管焊合。在此考虑常见的焊接方法，例如WIG(钨极-惰性气体焊接，Wolfram-Inert Gas Welding)、MAG(熔化极-活性气体焊接，Metal-Active GasWelding)或激光焊。在多数情况下添加焊接添加材料，以便克服因缸管的外部弯曲而产生的接合缝隙。还可选地已知的是铣除外部弯曲，但这又不利地伴随缸管的局部的横截面弱化。在所提的焊接方法中此外不利的是，较大的热量输入进入缸管材料。借此引发对强度有不利影响的结构改变。此外在该部段中还存在缸管的非期望的形变的危险。

同样不利的是，以切削形式、通过钻孔或铣削来制造用于压力介质接口或用于压力介质通流的孔洞或螺纹。所产生的碎屑和灰尘能够积留于缸内腔中，并且在工作缸随后的运行中污染油和其它周遭物体，例如阀等。为了避免该情形，必须进行耗费大的清洁。

此外在所有已知的解决方案中都不利的是，孔洞到缸内表的通路位置构造出一个轮廓，该轮廓导致活塞上的密封部或引导部的更大磨损，或者为了避免这一非期望的效果而必须对该轮廓进行耗费大的后续加工。

发明内容

本发明的任务在于，在克服现有技术缺陷的情形下，提供一种由缸管和设置在其上的连接件构成的高质量且能够承受大负荷的缸管组件，它此外可节约时间地且成本低廉地制造。

关于缸管组件的任务通过权利要求1中举出的特征解决，关于制造缸管组件的方法的任务通过权利要求7中举出的特征解决。在各个从属权利要求中给出优选的变型方案。

缸管组件具有作为基础元件的缸管和连接件。

缸管指的是液压或气动的结构组的各种空心圆柱状的壳套，其中，它优选作为液压工作缸的缸管或者液压阀的缸管、尤其作为液压调节阀的缸管或止回阀的缸管。

只要涉及液压工作缸的缸管，活塞单元就在轴向上可移动地设置在缸管中。为了使活塞单元在壳体中运动，对缸管施加以压力介质。在根据本发明的缸管组件中，在侧边通过缸管导入或导出压力介质。

根据本发明，缸管具有缸管基体和连接部段。

缸管基体指的是缸管的管状的基础结构。

通过作为缸管的一部分的连接部段，液体被引导进入由缸管构造的、同样称作缸内腔的压力介质工作腔。连接部段又具有设置在缸管外表上的外表圆弧部和设置在缸管内表上的内表圆弧部。外表圆弧部和内表圆弧部统称为圆弧部。

根据本发明的缸管组件的特征尤其在于，圆弧部构造成冷成形的内凹的压形部段，并且结构强化区域构造于圆弧部之间的成形区域中。

在几何形状上，圆弧部是相对于缸管外表的和缸管内表的其余表面轮廓内凹构造的成形部段，因此，这些成形部段构造出凹槽，并且优选地构造为截球状或椭圆状。

通过凭借圆弧部的压形使那里的缸管材料在其结构方面以冷成形得到改善，结构强化区域的结构强化部有利地构造机械上更加稳定的区域。

连接部段此外具有连接孔，所述连接孔构造用于压力介质通过缸管的压力介质通路，并且视乎运行状态地构造用于压力介质的进入或流出。根据本发明，连接孔作为冲压孔实施，并且穿过两个圆弧部和位于其间的缸管。工作压力介质可通过所述孔导入缸内腔。

此外，根据本发明的解决方案的特征尤其在于，连接孔由结构强化区域包围。

借此，压力介质导入部的和压力介质接口的这一紧要的区域提供了更高的机械强度。

连接件设置在连接部段上并且具有压力介质管。压力介质管构造用于压力介质的压力介质引导。

连接件的压力介质接口例如构造成螺纹部段，它提供的可能性在于，使压力介质软管和连接件连接、并且间接使压力介质软管与缸连接，并且以此输入压力介质或导出压力介质。这样的压力介质软管在缸动态运动时会视乎安装状况和运行状态发生形变，从而该压力介质软管对连接部件施加机械负荷、并且间接地对处于无论如何都必然被孔弱化的区域中的缸管施加机械负荷。此处通过结构强化部产生更长久且更加能够承受负荷的连接可能性。

此外，连接部段具有接合部段，该接合部段具有环状的轴向的限界轮廓，该限界轮廓包围压力介质通道。

此外，外圆弧部同样具有环状轮廓，它是相对连接件的环状的轴向的限界轮廓的环状配对环面。

根据本发明的环状的轴向的限界轮廓和外圆弧部的环状的配对面构造环状的接触面。在此有利的是，环状的接触面实际没有间隙。通过环状接触和圆弧状地压入，能够以较大公差放置连接件，并且尽管如此可实现起密封作用的放置。尤其当外圆弧部呈球表面部段形状时，同样可在连接件与相对缸管纵轴线的理想的半径有一定角度偏差时，始终出现实际无间隙的环状接触面。

缸管和连接件在环状的接触面上借助于环焊缝材料锁合地连接。缸管和连接件在后文同样统称为接合组对。环焊缝同时构造密封平面。

此外，压力介质管和作为穿过缸壁的压力介质通路的连接孔构造共同的压力介质通道。

借助根据本发明的缸管组件，令人惊讶地找到一种解决方案，它在后文进一步描述的有利方面，在工艺上简单可靠地解决了现有技术中的许多问题。

有利的是通过无切削的生产获得根据本发明的缸管组件，从而不产生能够到达缸内腔且在那里造成损坏的碎屑。生产中的清洁度和质量因此得到提升。

此外有利的是，通过两侧的压印排除了在连接孔上产生毛边的可能。借此尤其省去了其它情形中必要的去除毛边的再加工。同样避免了在再加工时经常存留的打磨刮痕。在连接孔上有利地产生光滑的壁，从而压力介质流动不受干扰且能够均匀、低噪地进行。

在该情形中同样存在的优点在于，由于压形无额外措施，缸内表面和内圆弧部之间的过渡部没有毛边。有利的是，连接孔到内圆弧部的通路位置以此方式相对于缸内表面的轮廓在径向上有些向回收，从而活塞上的例如密封部或引导部等敏感构件在通过时受到特别好的保护。

此外通过压形提供结构强化区域中的、即围绕连接孔的区域中的通过材料压缩而有利的结构变化。在因连接孔而必然存在缸管壁的结构上的弱化这一点上，这是特别有利的，所述缸管壁必须分散围绕连接孔的屈曲应力和轴向牵拉应力。此外还可视乎应用情况、通过连接部件导入弯曲力。这一紧要的区域通过有利的结构变化而得到强化，并且能够以此更好补偿连接孔造成的结构上的弱化。

此外，有利地借助于外圆弧部实现作为配对面的环状的配对环面，该配对面用于连接件的与面齐平的且无间隙的贴靠，从而创造出对于特别高质量的且同时无焊料的焊接连接而言绝佳的前提。

此外存在的优点在于，外圆弧部和内圆弧部的形状或轮廓彼此间可同样具有偏差，从而为了没有额外步骤地构造缸内表面中的阻尼压力介质通道，同样可提供例如纵向延伸的内圆弧部等特殊形状。

此外有利的是仅在一个整体的工序中制成连接孔、结构强化区域、外圆弧部的环状配对面和连接孔到缸内表面的无毛边的汇合部，从而允许成本低廉且有效地生产。

在连接孔的冲压生产过程中产生料块，它同样称为块团并且能够有利地作为更加洁净的实心废料而完全重新利用。此外，生产中用于根据本发明的冲压-压印的能量消耗与用于根据现有技术的多级切削加工的能量消耗相比显著更少。此外有利的是，不会积聚要耗费巨大地清除的脏的碎屑。

根据一种有利的变型方案，缸管组件的特征在于，缸管组件构造成工作缸的一部分。

该变型方案特别优选地涉及液压工作缸的缸管组件。该液压工作缸经受特别大的负荷，从而已描述的高质量、高强度的优点特别有效。这样的工作缸具有缸管组件和活塞单元，并且在许多应用领域作为线性的压力流消耗器使用。

根据另一有利的变型方案，缸管组件的特征在于，环焊缝构造成压焊缝。

压焊缝提供的优点在于，与其它焊接方法相比，焊接位置的周围区域中的结构变化更小，其原因尤其在于输入焊接对象的材料中的热量非常小。

作为压焊缝的有利的变型方案是可能的，因为通过根据本发明的解决方案、借助于提供外圆弧部的相对连接件的环状轴向限界轮廓的环状配对面，制出了实际无间隙的接触面。

根据另一有利的变型方案，缸管组件的特征在于，环焊缝无焊料地构造。优点在于无需用于焊合的材料附加。

因此有利的是，能够以更小的热量输入、工艺上更简单且更快以及不会出现焊接飞溅地实施焊合。此外在焊接位置，具有附加焊料的、能引发较严重腐蚀或结构变形的材料混合现象不会出现。

根据下一有利的变型方案，缸管组件的特征在于，外表圆弧部构造成球表面部段。

由于球形形状，沿缸管壁朝向作为压力介质通道一部分的连接件的结构过渡部是渐变的过渡部，这阻止形成结构裂缝。借此避免裂隙的形成或者动态断裂。

此外，使外圆弧部作为球表面部段成形的优点在于，在几何形状方面，圆周线能够投在外圆弧部的表面上。此外能以不同角度设置该圆周线的平面，从而可特别简单地完成连接件的取向，并且在此始终能够实现无间隙的环状的接触面。

根据另一有利的变型方案，缸管组件的特征在于，内表圆弧部构造成阻尼压力介质通道。

这一变型方案涉及的是阻尼解决方案，其中活塞具有活塞环，并且缸末端区域中的连接孔在轴向上置于近端，从而活塞在接近末端位置时以其活塞环经过连接孔，并且以此在缸末端区域中围成压力介质容积。

如果活塞以其活塞环经过内表圆弧部，那么压力介质通道并不完全地被活塞封锁。更确切地说，在如此构造的内圆弧部中，少量的压力介质能够流经活塞的活塞环。借此可实现活塞运动阻尼。阻尼压力介质通道的横截面决定阻尼程度，并且横截面的轴向延伸决定阻尼路径。通过在轴向延伸上可变的横截面，此外还能在特别的构造中实现渐进的阻尼。

根据本发明的另一有利的变型方案，通过后文进一步描述的制造方法得到缸管组件。

用于制造缸管组件的方法的其特征在于，根据权利要求1至6中任一项来构造所述缸管组件，并且该方法具有以下方法步骤：

a)备好缸管

以杆棒形材料为原料，通过截切、车削以及在一定情形下通过其它工作步骤得到的缸管构成该方法的出发点。

以此备好的缸管置入一个装置内。该装置由能够往复直线运动的压部和具有用于管的限定的容纳部的工具组成。以此，在量产中，管总是置于相同的位置并且加工一直在管的相同部位进行。

b)对连接孔进行冲压，并且通过借助于冲压成形模体和配对模体进行冷变形使圆弧部成形

冲压成形模体优选地具有截球状的压印轮廓和在中央贯穿截球体的圆柱状的切割销。模体此外以至少以缸管的单倍壁厚的长度由截球体外突。

在方法步骤b)的冲压阶段中，切割模体轮廓深入缸管，并且冲压产生作为圆柱状缺口的连接孔。

压印阶段中，在模体继续运动之后，外圆弧部的优选呈球状的区域压入缸管外侧。配对模体提供反作用力。它为此容纳缸管的内在形状。配对模体同样具有优选呈球状的外凸的轮廓，并且以此在时间上随着外圆弧部制造内圆弧部。此外，具有圆柱状缺口的配对模体被穿过，冲压成形的缸体块团和切割模体部段深入所述圆柱状缺口。

在此，压印阶段中，还位于连接孔中的切割模体有利地支撑连接孔的内壁，从而在压印期间，缸管的在结构强化区域中塑性变形的材料在内壁上特别地压缩。同时，连接孔的开口横截面受到保护免于形变。

此外可能的是，为了去掉连接孔的可能出现的冲压毛边、或者为了使圆弧部进一步成形，紧接在方法步骤b)之后以其它的压印工具再一次执行另一压印步骤。

根据本发明的另一方面，方法步骤b)同样能以两个子步骤实施。在第一子步骤中借助于冲压模体进行连接孔的冲压，在第二子步骤中借助于压印模体进行圆弧部的压印，借此同时压入可能的冲压毛边并以此去掉冲压毛边。

在一种有利的变型中，方法步骤b)也能针对两个压力介质端接部同时实施，其中的缸管可具有两个处于边侧的压力介质接口——分别在一个末端区域中具有一个压力介质接口，从而根据这一方法步骤提供了在一个末端区域具有连接部段、在另一末端区域具有另一连接部段的缸管。对此，在本变型方案中，压部除了具有冲压成形模体和配对模体外还具有另一冲压成形模体和另一配对模体。缸管内腔中，两个配对模体在两侧定位于应当制作出各连接部段的位置。随后在一个压部冲程中操作两个冲压成形模体。这尤其涉及用于双作用的例如差动缸或同步缸等工作缸的缸管组件。

c)在外圆弧部上对连接件进行定位，并且在构造环状的接触面的情形下建立固定的位置关系，并且得到预结构组

连接件以其环状的接触面放置在外圆弧部的区域中。由于外圆弧部的形状与连接件的环状的接触面的组合，在所述定位和放置中有利地存在较大的角度公差。一直会产生接合对象几何形状的整个外周的无间隙的放置，这使根据下一方法步骤的材料锁合的连接均匀。

d)在制造环焊缝的情形下将缸管和连接件焊合

特别优选的是，在伴随着向接合对象施压而制造电阻压焊部的情形下进行焊合。

焊合服务于缸管和连接件的材料锁合的且固定的连接。此外，该连接是压力介质密封的。由于对接合对象几何形状的无间隙的预定位，能够以高质量实施焊合，而对此无需产生成本的后续加工。

现在可在缸管上装配软管形式的或管形式的压力介质液体输入部。连接件和缸管的连接此外提供了相对动态负荷的足够的抵抗，所述动态负荷由于压力冲击而产生于软管的运动、或者产生于缸体运动。

如方法步骤b)那样，同样可选地同时实施用于两个连接部段的两个方法步骤c)或d)。

在一种有利的变型方案中，用于制造缸管组件的方法的特征在于，在方法步骤b)中，借助于构造成已硬化的球部的配对模体进行冲压和成形。

所以，配对模体同样具有外凸的截球状的区域。该区域压入缸管的内侧并且同样在这里构造内凹的圆弧部。

通过以已硬化的球部构造配对模体，能够有利地提供具有高过程稳定性的成本低廉的压印工具。

根据另一有利的变型方案，用于制造缸管组件的方法的特征在于，焊合在方法步骤d)中作为电阻压焊实施。

由于连接件在外表圆弧形状上的连续不断呈环状且在此无间隙的放置，输入的能量均匀分布。借此实现精确且液体密封的焊缝，而无须引入附加材料。

附图说明

本发明作为实施例借助于下列附图进一步阐述：

图1示出缸管组件的示意性斜角度示图。

图2示出缸管的示意性斜角度示图。

图3示出沿缸管轴线的示意性截面图。

图4示出垂直于缸管轴线的示意性截面图。

图5示出冲压工具的和压印工具的示意性截面图。

在此，不同附图中相同的附图标记分别指的是相同的特征或构件。即便一些标记在相关附图中没有示出，也同样在说明书中使用这些标记。

具体实施方式

图1示出整个缸管组件的示意性斜角度示图。图1中，所述缸管1和连接件2相连。所述连接件2在所述外圆弧部3的区域中借助于所述环焊缝8材料锁合地相连。

图2以示意性斜角度示图示出用于接合的、已准备的所述缸管1。此处，截球状的外圆弧部3在所述缸管外表面上压印。此外，为了压力介质的通流而冲压所述连接孔5。

图3以沿缸管纵轴线的截面图示出整个缸管组件。

在所述连接部段1.3的区域中，截球状的外圆弧部3在缸管外表1.1上压入所述缸管1。与此相对的是，具有截球状的轮廓的内圆弧部4在所述缸管内表1.2上同样压入所述缸管1。缸管材料的结构相关于透入深度以某一限定的值的幅度压缩。其结果是材料的局部强化。在此涉及所述结构强化区域1.4。

同时冲压提供压力介质通流的所述连接孔5。

所述连接件2为了压力介质导流而具有压力介质管6。此外，所述连接件2具有接合部段7，所述接合部段具有环状的封闭轮廓。在此，所述封闭轮廓是环状的轴向的限界轮廓7.1。所述外圆弧部3的环状的配对环面3.1在接合位置中对置于所述限界轮廓7.1。

所述连接件2放置在所述外表圆弧部3上，并且通过压焊材料锁合地借助于环焊缝8与所述外表圆弧部相连，而所述环焊缝8同时构造用于压力介质的密封平面。随后，压力介质可经连接件2、通过所述连接孔5流入所述缸管1的内部，且可反过来流动。

图4以横向于缸管纵轴线的截面图示出缸管组件。

结合图3，图4中尤其示出所述外表圆弧部3的和内表圆弧部4的截球状的轮廓。将所述缸管1和连接件2在方法步骤c)中接合时，所述连接件2的环状的轴向的限界轮廓7.1和作为外圆弧部3的截球状的内凹表面的表面部段的环状的配对环面3.1无间隙地彼此对置。同样在接合对象1、2彼此以较大角度偏差倾斜时，通过所述外表圆弧部3的形状确保无间隙的且在焊合后密封的放置。

所以在方法步骤d)中的随后的压焊中实现均匀的能量输入，并由此借助于所述环焊缝8实现压力介质密封的材料锁合的连接。所述压力介质流能够不受干扰地经所述连接孔5和与之相接的内表圆弧部4流入所述缸管1的内部。

图5以示意性截面图示出冲压工具的和压印工具，其用于所述缸管1的连接部段1.3的加工的方法，以便接下来接合所述连接件2。

在此将方法步骤a)中提供的所述缸管1定位于配对模体9.2上。所述冲压成形模体在方法步骤b)中由所述缸管1的外侧引入。所述冲压成形模体9.1由设置在截球状的压印部段上的圆柱状冲压部段构成。所以可借助所述冲压成形模体9.1将所述连接孔5冲压进所述缸管1，并且以相同的压力冲程将所述外表圆弧部3、同时将所述内表圆弧部4以路径受限的状态压入。

在本实施例中，所述配对模体9.2同样具有截球状的压印轮廓。借此能够以相同的工作步骤将所述内表圆弧部4压入。所述配对模体9.2此外在中央具有容纳冲压块团且容纳所述冲压成形模体7的圆柱状的成形部段的圆锥状的孔洞。通过该工具构造，可仅以一个压部冲程在所述缸管1上制造必需的整个接合轮廓。

附图标记列表

1 缸管

1.1 缸管外表

1.2 缸管内表

1.3 连接部段

1.4 结构强化区域

2 连接件

3 外表圆弧部

3.1 环状的配对面

4 内表圆弧部

5 连接孔

6 压力介质管

7 接合部段

7.1 环状的轴向的限界轮廓

8 环焊缝

9.1 冲压成形模体

9.2 配对模体

Claims (9)

1.缸管组件，

其具有缸管(1)和连接件(2)，

其中，所述缸管(1)具有缸管基体和连接部段(1.3)，

其中，所述连接部段(1.3)具有外表圆弧部(3)、内表圆弧部(4)、结构强化区域和连接孔(5)，

其中，所述外表圆弧部(3)设置在缸管外表(1.1)上，并且所述内表圆弧部(4)设置在缸管内表(1.2)上，并且其中，所述圆弧部(3、4)构造成冷成形的内凹的压形部段，

其中，所述结构强化区域(1.4)设置在所述圆弧部(3、4)之间的成形区域中，

其中，所述连接孔(5)构造用于压力介质的压力介质通路，并构造成冲压孔且穿过所述圆弧部(3、4)，并且其中，所述结构强化区域包围所述连接孔(5)，

其中，所述连接件(2)设置在所述连接部段(1.3)上，并且具有压力介质管(6)和接合部段，其中，所述压力介质管(6)构造用于压力介质的压力介质引导，

其中，所述接合部段具有环状的轴向的限界轮廓(7.1)，

其中，环状的轴向的所述限界轮廓(7.1)和所述外表圆弧部(3)的环状的配对面(3.1)构造环状的接触面，

其中，所述缸管(1)和所述连接件(2)在环状的所述接触面上借助于环焊缝(8)材料锁合地连接，并且所述环焊缝(8)构造密封平面，并且其中，所述压力介质管(6)和连接孔(5)构造共同的压力介质通道。

2.根据权利要求1所述的缸管组件，

其特征在于，

所述缸管组件构造成工作缸的一部分。

3.根据前述权利要求中任一项所述的缸管组件，

其特征在于，

所述环焊缝构造成压焊缝。

4.根据前述权利要求中任一项所述的缸管组件，

其特征在于，

所述环焊缝无焊料地构造。

5.根据前述权利要求中任一项所述的缸管组件，

其特征在于，

所述外表圆弧部(3)构造成球表面部段。

6.根据前述权利要求中任一项所述的缸管组件，

其特征在于，

所述内表圆弧部(4)构造成阻尼压力介质通道。

7.用于制造缸管组件的方法，

其特征在于，

根据权利要求1至6中任一项来构造所述缸管组件，所述方法具有以下方法步骤：

a)备好所述缸管(1)，

b)对所述连接孔(5)进行冲压，并且通过借助于冲压成形模体(7)和配对模体(8)进行冷变形使所述圆弧部成形，

c)在所述外圆弧部(3)上对所述连接件(2)进行定位，并且在构造环状的接触面的情形下建立固定的位置关系，并且得到预结构组，

d)在制造环焊缝的情形下将所述缸管(1)和连接件(2)焊合。

8.根据权利要求7所述的用于制造缸管组件的方法，

其特征在于，

在方法步骤b)中，借助于构造成已硬化的球部的配对模体(8)进行冲压和成形。

9.根据权利要求7或8所述的用于制造缸管组件的方法，

其特征在于，

在方法步骤d)中，所述焊合作为电阻压焊实施。