DE10136799B4

DE10136799B4 - Verfahren zum dichtenden Verstemmen eines zylindrischen Teils in einem Loch

Info

Publication number: DE10136799B4
Application number: DE10136799A
Authority: DE
Inventors: Yasuhiko Kariya Yamazaki; Akinori Kariya Nakayama; Minoru Kariya Watanabe; Shinya Kariya Mitani; Toshiharu Kariya Mizuno; Hidenobu Kariya Kajita
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2000-07-31
Filing date: 2001-07-27
Publication date: 2008-06-19
Anticipated expiration: 2021-07-28
Also published as: DE10136799A1; US20020011206A1; US6463646B2; JP3724349B2; JP2002035864A

Abstract

Verfahren zum dichtenden Verstemmen eines zylindrischen Teils (2a) mit einer auf der äußeren Umfangsfläche ausgebildeten Nut (2b) in einem in einem Gehäuse (1) ausgebildeten eingedrückten Bereich (Loch) (1b), wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:
das zylindrische Teil (2a) wird in den eingedrückten Bereich (Loch) (1b) eingebracht, und
ein Umfangsbereich (1a) des eingedrückten Bereichs wird gedrückt, um die plastische Verformung des Gehäusematerials zu bewirken und die Nut (2b) mit dem verformten Gehäusematerial zu füllen,
dadurch gekennzeichnet, daß
während des Druckvorgangs ein Wendepunkt in der Neigung einer das Verhältnis von Verstemmkraft zu Verstemmschlag darstellenden Verstemmkurve ermittelt wird, und
die Menge des die Nut füllenden Gehäusematerials auf der Grundlage des Wendepunkts gesteuert wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Befestigen eines zylindrischen Teils in einem Loch mittels dichtenden Verstemmens. Ein elektromagnetisches Ventil eines ABS-Betätigungsorgans wird beispielsweise durch dichtendes Verstemmen in einem in einem Gehäuse ausgebildeten Loch befestigt.
Es ist allgemein bekannt, ein zylindrisches Teil mittels dichtenden Verstemmens in einem Loch zu befestigen. Beim herkömmlichen dichtenden Verstemmen wird entweder die Verstemmkraft oder der Verstemmschlag konstant gehalten. Ersteres wird als dichtendes Verstemmen bei konstanter Kraft und letzteres als dichtendes Verstemmen bei konstantem Schlag bezeichnet. Bei beiden Verfahren zum dichtenden Verstemmen ist es jedoch schwierig, qualitativ hochwertiges dichtendes Verstemmen zu erreichen, da die Abmessungen der dichtend zu verstemmenden Teile nicht immer konstant bleiben. Es ist insbesondere wichtig, qualitativ hochwertiges dichtendes Verstemmen zu erreichen, wenn hohe Festigkeit und hohes Dichtvermögen eines dichtend verstemmten Teils erforderlich sind.
Um die Qualität des dichtenden Verstemmens zu verbessern, wäre es möglich, die dichtend zu verstemmenden Teile mit hoher Genauigkeit herzustellen oder die Verstemmbedingungen gemäß den Abmessungen der jeweiligen Teile festzulegen. Die Anwendung eines derartigen Verfahrens ist jedoch zeitaufwendig und kostspielig.
In Bezug auf die Verstemmkraft wird auf die JP-A-10-169559 und in Bezug auf den Verstemmschlag auf die JP-A-10-216885 verwiesen.
Das Dokument DE 197 41 562 A1 bezieht sich auf Verfahren zum Befestigen eines Bauteils an einem Träger, wobei als Werkzeug ein Werkzeugstempel mit einer ringförmigen Pressfläche vorgesehen wird und wobei die Werkzeugachse eine Umlaufbewegung um die Bauteilachse ausführt, so dass die Pressfläche eine Taumelbewegung beschreibt.
Die DE 31 45 469 A1 beschreibt eine Vorrichtung und ein Verfahren für eine kraft- und formschlüssige Verbindung, wobei ein Bolzen in eine Bohrung in einem Gehäuseteil eingeführt wird und eine Ausnehmung im Bolzen innerhalb der Bohrung des Gehäuseteils liegt. Durch Verformen der äußeren Randbereiche der Bohrung wird ein Teil der Wandung der Bohrung in die Ausnehmung des Bolzens eingebracht.
In der Offenlegungsschrift DE 22 44 945 A ist ein Verfahren zum mechanischen Verbinden von buchsenartigen Teilen mit platineartigen Teilen offenbart, wobei in dem buchsenartigen Teil in der Höhe der Verbindungsteils mit dem platineartigen Teile eine Nut vorgesehen ist, so dass das buchsenartige Teil in eine Bohrung des platineartigen Teils einsetzbar ist und mit Hilfe eines Werkzeugs Material des platineartigen Teils in die Nut des buchseartigen Teils gedrückt wird und dadurch eine feste Verbindung hergestellt wird.
Die vorliegende Erfindung wurde angesichts des vorgenannten Problems gemacht. Aufgabe der Erfindung ist es, ein verbessertes Verfahren zum dichtenden Verstemmen zu schaffen, bei dem qualitativ hochwertiges dichtendes Verstemmen auf einfache Weise erreicht werden kann.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß den Ansprüche 1, 4 oder 5 gelöst. Nähere Ausgestaltungen ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen.
Ein Teil, das einen zylindrischen Bereich aufweist, wird mittels dichtenden Verstemmens an einem in einem Gehäuse ausgebildeten einge drückten Bereich befestigt. Eine Nut ist am Außenumfang des zylindrischen Bereichs ausgebildet. Ein Außenbereich des eingedrückten Bereichs wird nach unten gedrückt, um einen Teil des Gehäusematerials, z.B. Aluminium, plastisch zu verformen, und um das verformte Gehäusematerial in die Nut einzubringen. So wird das den zylindrischen Bereich aufweisende Teil am Gehäuse befestigt. Dieses Verfahren zum dichtenden Verstemmen wird z.B. zum Befestigen elektromagnetischer Ventile an einem Aluminiumgehäuse eines ABS-Betätigungsorgans verwendet.
Beim Verfahren des Verformens des Gehäusematerials ist eine relativ hohe Verstemmkraft erforderlich, bis das Gehäusematerial in die Nut einzutreten beginnt. Andererseits ist während des Füllens der Nut mit dem Gehäusematerial eine relativ geringe Verstemmkraft erforderlich. Dies bedeutet, daß eine Verstemmkurve, die die erforderliche Verstemmkraft im Verhältnis zum Verstemmschlag zeigt, einen Wendepunkt aufweist. Anders ausgedrückt ist die Steigung der Verstemmkurve bis zum Wendepunkt groß und wird nach dem Wendepunkt gering.
Während des dichtenden Verstemmens werden die Verstemmkraft und der Verstemmschlag zur Ermittlung des Wendepunkts auf der Grundlage der Steigung der Verstemmkurve gemessen. Der Punkt, an dem die Steigung einen festgelegten Wert unterschreitet, wird als Wendepunkt festgelegt. Alternativ kann der Punkt, an dem sich die Steigung beträchtlich ändert, als Wendepunkt festgelegt werden. Nachdem das dichtende Verstemmen den Wendepunkt erreicht hat, wird es mit einem vorgegebenen konstanten Schlag durchgeführt. Auf diese Weise wird eine im wesentlichen konstante Menge des verformten Gehäusematerials in die Nut eingebracht, falls gewisse Größenabweichungen der miteinander dichtend zu verstemmenden Teile vorliegen. Der konstante Schlag ist so vorgegeben, daß eine angemessene Menge an Gehäusematerial für das qualitativ hochwertige dichtende Verstemmen in die Nut eingebracht wird. Anstatt der Festlegung des konstanten Schlags kann nach dem Wendepunkt auch eine vorgegebene konstante Verstemmkraft addiert werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird das qualitativ hochwertige dichtende Verstemmen mit hoher mechanischer Festigkeit und hohem Dichtungsvermögen realisiert, weil eine geeignete Menge Gehäusematerial in die Nut eingebracht wird.
Weitere Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachstehend anhand der Zeichnungen beschriebenen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
Es zeigen:
1 einen Grundriss eines ABS-Betätigungsorgans mit elektromagnetischen Ventilen, die in in einem Gehäuse ausgebildeten eingedrückten Bereichen dichtend verstemmt sind;
2A eine Querschnittsansicht eines dichtend zu verstemmenden Bereichs vor dem dichtenden Verstemmen der Teile;
2B eine Querschnittsansicht eines dichtend zu verstemmenden Bereichs nach dem dichtenden Verstemmen der Teile;
3 eine Querschnittsansicht eines dichtend zu verstemmenden Bereichs, wobei sich ein elektromagnetisches Ventil in einem eingedrückten Bereich des Gehäuses befindet;
4A–4C Querschnittsansichten, die das Verfahren zum dichtenden Verstemmen zeigen;
5 eine graphische Darstellung des Verhältnisses zwischen einem Verstemmschlag und einer Verstemmkraft; und
6 eine graphische Darstellung des Verhältnisses zwischen einem Verstemmschlag und einer Verstemmkraft; eine Kurve veranschaulicht den Fall, bei dem die Teile mit geringem Zwischenraum und tiefer Nut dichtend verstemmt werden, und die andere Kurve den Fall, bei dem die Teile mit großem Zwischenraum und flacher Nut dichtend verstemmt werden.
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnungen beschrieben. 1 zeigt ein ABS-(Antiblockierbremssystem)Betätigungsorgan, bei dem elektromagnetische Ventile 2 in in einem Gehäuse 1 ausgebildeten eingedrückten Bereichen 1b dichtend verstemmt werden. Mehrere Bremsflüssigkeitsleitungen sind in dem Aluminiumgehäuse 1 ausgebildet, und elektromagnetische Ventile 2 zum Öffnen und Schließen der Flüssigkeitsleitungen sind an dem Gehäuse 1 mittels dichtenden Verstemmens befestigt. Vier der elektromagnetischen Ventile 2 steuern die Verbindung in Leitungen, die einen Hauptzylinder mit je einem Radzylinder verbinden, und die anderen vier Ventile steuern die Verbindung in Leitungen, die einen Reservetank und je einen Radzylinder miteinander verbinden. Da sich die elektromagnetischen Ventile 2 in Hochdruckleitungen befinden, müssen sie flüssigkeitsdicht mit hohem Abdichtvermögen und hoher mechanischer Festigkeit mit dem Gehäuse 1 verbunden sein.
Wie in den 1, 2A und 2B gezeigt, wird jedes elektromagnetische Ventil 2 in einem in dem Gehäuse 1 ausgebildeten eingedrückten Bereich 1b angeordnet und an dem Gehäuse 1 durch Eindrücken eines Umfangsbereichs 1a um den eingedrückten Bereich 1b befestigt. Das erfindungsgemäße Verfahren zum dichtenden Verstemmen wird unter Bezugnahme auf die 2A bis 4C näher erläutert.
2A zeigt einen dichtend zu verstemmenden Bereich, bei dem ein elektromagnetisches Ventil 2 in einem im dem Gehäuse 1 ausgebildeten eingedrückten Bereich 1b angeordnet ist. Das elektromagnetische Ventil 2 weist einen zylindrischen Teil 2a auf, an dem das elektromagnetische Ventil 2 mit dem Gehäuse 1 durch dichtendes Verstemmen befestigt wird. Eine Dreiecksnut 2b ist an dem zylindrischen Teil 2a ausgebildet. Der Durchmesser des eingedrückten Bereichs 1b ist etwas größer als der Außendurchmesser des zylindrischen Teils 2a. Die Dicke des zylindrischen Teils 2a ist größer als die Tiefe des eingedrückten Bereichs 1b, so daß ein Teil des zylindrischen Teils 2a aus dem eingedrückten Bereich 1b heraussteht.
2B zeigt den dichtend zu verstemmenden Bereich, nachdem das elektromagnetische Ventil 2 an dem Gehäuse 1 durch dichtendes Verstemmen befestigt worden ist. Ein Umfangsbereich 1a, der den eingedrückten Bereich 1b umgibt, wird mittels eines zylinderförmigen Stemmeisens nach unten gedrückt. Die Innenbohrung des eingedrückten Bereichs 1b wird durch die Verstemmkraft verformt, und ein Teil des Gehäusematerials (in der vorliegenden Ausführungsform Aluminium) ergießt sich in die Nut 2b. Anders ausgedrückt verursacht die Verstemmkraft die plastische Verformung des Gehäusematerials, und die Nut 2b wird mit dem Gehäusematerial gefüllt. Damit der dichtend verstemmte Bereich eine flüssigkeitsdichte Abdichtfunktion erhält, muß die Nut 2b mit einer ausreichenden Menge Gehäusematerial gefüllt werden, und das Gehäusematerial muß eng an der Nut 2b anliegen.
Wird in die Nut 2b jedoch zu viel Gehäusematerial, das auf die Nutoberfläche übermäßigen Druck ausübt, eingebracht, wird das elektromagnetische Ventil 2 durch den Druck verformt. Es ist daher erforderlich, die Menge des die Nut 2b füllenden Gehäusematerials innerhalb eines begrenzten Umfangs zu halten. Das heißt, daß die Menge des Gehäusematerials exakt gesteuert werden muß. Es ist jedoch schwierig, die Menge des Gehäusematerials bei herkömmlichen Verfahren zum dichtenden Verstemmen exakt zu steuern, weil die Abmessungen des zylindrischen Teils 2a und des eingedrückten Bereichs 1b von Stück zu Stück leicht variieren. Ein Zwischenraum B zwischen dem zylindrischen Teil 2a und dem eingedrückten Bereich 1b, die Tiefe C des eingedrückten Bereichs 1b und die Dicke A des zylindrischen Teils 2a, die jeweils in 3 dargestellt sind, sind nicht immer konstant. Diese Abmessungen weichen bei jedem Stück ab. Bei herkömmlichen Verfahren zum dichtenden Verstemmen kann die Menge des Gehäusematerials daher nicht konstant gehalten werden.
Damit man sich ein Verfahren zum dichtenden Verstemmen, bei dem die Menge des die Nut 2b füllenden Gehäusematerials im wesentlichen konstant gehalten wird, vorstellen kann, wird der Mechanismus zum dichtenden Verstemmen näher untersucht. Der Mechanismus wird anhand der 4A bis 4C erläutert. Zuerst wird, wie in 4A dargestellt, der zylindrische Teil 2a des elektromagnetischen Ventils 2 in den eingedrückten Bereich 1b des Gehäuses 1 eingebracht, und ein zylindrisches Stemmeisen 3 wird auf der Oberfläche des Gehäuses 1 aufgesetzt. Dann wird, wie in 4B und 4C dargestellt, eine Verstemmkraft auf das Stemmeisen 3 aufgebracht, um den Umfangsbereich 1a nach unten zu drücken. Die Innenbohrung des eingedrückten Bereichs 1b wird durch die Verstemmkraft so lange plastisch verformt, bis das verformte Gehäusematerial die Nut 2b füllt.
Das verformte Gehäusematerial füllt den Zwischenraum B nur während des Zeitraums vom Beginn der Verformung bis zu dem Punkt, an dem das verformte Material in die Nut 2b einzutreten beginnt. Daher ist während dieses Zeitraums eine hohe Verstemmkraft erforderlich, um das Gehäusematerial zu verformen. Sobald das verformte Material in die großräumige Nut 2b einzutreten beginnt, bewegt sich das Stemmeisen 3 leicht mit geringerer Verstemmkraft nach unten. Das Verhältnis Verstemmkraft zu Verstemmschlag ist in der graphischen Darstellung in 5 gezeigt. Wie der graphischen Darstellung zu entnehmen ist, weist die Kurve, die das Verhältnis zwischen Verstemmschlag und Verstemmkraft zeigt, einen Wendepunkt auf. Das heißt, die Kurve steigt mit einer im wesentlichen konstanten Steigung bis zum Wendepunkt stark und nach dem Wendepunkt nur leicht an. Der Wendepunkt entspricht dem Punkt, an dem das verformte Gehäusematerial in die Nut 2b einzutreten beginnt. Es ist daher möglich, die Menge des in die Nut 2b eintretenden verformten Materials auf der Grundlage des Wendepunkts zu steuern.
Gemäß der oben beschriebenen Untersuchungsergebnisse wird das erfindungsgemäße Verfahren zum dichtenden Verstemmen folgendermaßen durchgeführt. Zunächst wird das zylindrische Teil 2a des elektromagnetischen Ventils 2 in den eingedrückten Bereich 1b des Gehäuses 1 eingebracht. Dann wird auf das Stemmeisen 3 eine Vestemmkraft aufgebracht. Die auf das Stemmeisen 3 aufgebrachte Verstemmkraft und der Abwärtsschlag des Stemmeisens 3 werden zur Ermittlung des Wendepunkts gemessen. Nach der Ermittlung des Wendepunkts wird das Stemmeisen 3 mittels eines Schlags, der geeignet ist, eine gewünschte Menge des verformten Materials in die Nut 2b einzubringen, nach unten gedrückt. Solch ein geeigneter Schlag wird durch Experimente ermittelt.
Insbesondere wird die Steigung der Verstemmkurve während des Verfahrens zum dichtenden Verstemmen auf der Grundlage von gemessener Verstemmkraft und Verstemmschlag berechnet. Der Punkt, an dem die berechnete Steigung einen festgelegten Schwellenwert unterschreitet, wird als Wendepunkt bestimmt.
Alternativ werden die Verstemmkraft F und der Verstemmschlag S in gewissen Intervallen gemessen (Stichprobenverfahren), und die Steigung der Verstemmkurve wird berechnet. Der Punkt, an dem eine Steigungsdifferenz zwischen zwei benachbarten Messpunkten einen festgelegten Schwellenwert übersteigt, wird als Wendepunkt bestimmt.
Dadurch, daß das Stemmeisen 3 ab dem ermittelten Wendepunkt um den festgelegten Schlag nach unten gedrückt wird, wird die in die Nut 2b eingebrachte Menge des verformten Gehäusematerials auch dann im wesentlichen konstant gehalten, wenn sich Abweichungen an den Abmessungen A, B und C ergeben. Wie in 6 dargestellt, liegen unterschiedliche Verstemmkurven vor, wenn der Zwischenraum B gering und die Tiefe der Nut 2b groß ist, bzw. wenn der Zwischenraum B groß und die Tiefe der Nut 2b gering ist. Unabhängig von der Form der Verstemmkurve wird gemäß der vorliegenden Erfindung qualitativ hochwertiges dichtendes Verstemmen realisiert, weil der Wendepunkt jeweils in jeder Verstemmkurve ermittelt und der Schlag ab dem ermittelten Wendepunkt gemessen wird. Weiterhin ist es, da der Wendepunkt die Position der Nut 2b angibt, möglich, die Position der Nut 2b auf der Grundlage des Wendepunkts zu ermitteln.
Die vorliegende Erfindung beschränkt sich nicht auf die oben beschriebene Ausführungsform, sondern kann verschiedenartig abgewandelt werden, solange die in die Nut 2b eingebrachte Menge des Gehäusematerials auf der Grundlage des Wendepunkts gesteuert wird. So kann zum Beispiel eine Erhöhung der Verstemmkraft ab dem Wendepunkt mit konstantem Wert gesteuert werden, oder eine festgelegte Verstemmkraft kann zu der am Wendepunkt angewandten Verstemmkraft addiert werden. Obwohl in der vorstehend beschriebenen Ausführungsform das Verfahren zum dichtenden Verstemmen zur Befestigung eines elektromagnetischen Ventils an einem ABS-Betätigungsorgan-Gehäuse gezeigt ist, kann das erfindungsgemäße Verfahren zum dichtenden Verstemmen auch für ähnliche Teile, bei denen qualitativ hochwertiges dichtendes Verstemmen erforderlich ist, angewandt werden.
Obwohl die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf die vorstehende bevorzugte Ausführungsform dargelegt und beschrieben wurde, ist es für den Fachmann offensichtlich, daß Änderungen an Form und Einzelheiten vorgenommen werden können, ohne daß von dem in den Ansprüchen definierten Umfang der Erfindung abgewichen wird.

Claims

Verfahren zum dichtenden Verstemmen eines zylindrischen Teils (2a) mit einer auf der äußeren Umfangsfläche ausgebildeten Nut (2b) in einem in einem Gehäuse (1) ausgebildeten eingedrückten Bereich (Loch) (1b), wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: das zylindrische Teil (2a) wird in den eingedrückten Bereich (Loch) (1b) eingebracht, und ein Umfangsbereich (1a) des eingedrückten Bereichs wird gedrückt, um die plastische Verformung des Gehäusematerials zu bewirken und die Nut (2b) mit dem verformten Gehäusematerial zu füllen, dadurch gekennzeichnet, daß während des Druckvorgangs ein Wendepunkt in der Neigung einer das Verhältnis von Verstemmkraft zu Verstemmschlag darstellenden Verstemmkurve ermittelt wird, und die Menge des die Nut füllenden Gehäusematerials auf der Grundlage des Wendepunkts gesteuert wird.
Verfahren zum dichtenden Verstemmen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstemmschlag ab dem Wendepunkt gesteuert wird, um die Menge des die Nut füllenden Gehäusematerials zu steuern.
Verfahren zum dichtenden Verstemmen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die nach dem Wendepunkt aufgebrachte Verstemmkraft gesteuert wird, um die Menge des die Nut füllenden Gehäusematerials zu steuern.
Verfahren zum dichtenden Verstemmen eines zylindrischen Teils (2a) mit einer auf der äußeren Umfangsfläche ausgebildeten Nut (2b) in einem in einem Gehäuse (1) ausgebildeten eingedrückten Bereich (Loch) (1b), wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: das zylindrische Teil (2a) wird in den eingedrückten Bereich (Loch) (1b) eingebracht, und ein Umfangsbereich (1a) des eingedrückten Bereichs wird gedrückt, um die plastische Verformung des Gehäusematerials zu bewirken und die Nut (2b) mit dem verformten Gehäusematerial zu füllen, dadurch gekennzeichnet, daß während des Drückvorgangs ein Wendepunkt in der Neigung einer das Verhältnis von Verstemmkraft zu Verstemmschlag darstellenden Verstemmkurve ermittelt wird, und der Verstemmschlag nach dem Wendepunkt auf einem festgelegten konstanten Schlag gehalten wird, um die Nut mit einer im wesentlichen konstanten Menge des Gehäusematerials zu füllen.
Verfahren zum dichtenden Verstemmen eines zylindrischen Teils (2a) mit einer auf der äußeren Umfangsfläche ausgebildeten Nut (2b) in einem in einem Gehäuse (1) ausgebildeten eingedrückten Bereich (Loch) (1b), wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: das zylindrische Teil (2a) wird in den eingedrückten Bereich (Loch) (1b) eingebracht, und ein Umfangsbereich (1a) des eingedrückten Bereichs wird gedrückt, um die plastische Verformung des Gehäusematerials zu bewirken und die Nut (2b) mit dem verformten Gehäusematerial zu füllen, dadurch gekennzeichnet, daß während des Drückvorgangs ein Wendepunkt in der Neigung einer das Verhältnis von Verstemmkraft zu Verstemmschlag darstellenden Verstemmkurve ermittelt wird, und die Verstemmkraft nach dem Wendepunkt um einen festgelegten konstanten Betrag erhöht wird, um die Nut mit einer im wesentlichen konstanten Menge des Gehäusematerials zu füllen.
Verfahren zum dichtenden Verstemmen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steigung der Verstemmkurve während des Drückvorgangs berechnet wird, und daß der Punkt, an dem die Steigung einen festgelegten Schwellenwert unterschreitet, als Wendepunkt bestimmt wird.
Verfahren zum dichtenden Verstemmen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steigung der Verstemmkurve in gewissen Intervallen während des Drückvorgangs ermittelt wird, und daß der Punkt, an dem die Steigungsdifferenz zwischen zwei benachbarten ermittelten Punkten einen festgelegten Schwellenwert übersteigt, als Wendepunkt bestimmt wird.