DE102013101558B4

DE102013101558B4 - Kolben-Zylinder-Einheit und Verfahren zum Herstellen einer Kolben-Zylinder-Einheit

Info

Publication number: DE102013101558B4
Application number: DE102013101558.1A
Authority: DE
Inventors: Stefan Ackermann; Arnold Schilz
Original assignee: Stabilus GmbH
Current assignee: Stabilus GmbH
Priority date: 2013-02-15
Filing date: 2013-02-15
Publication date: 2019-02-28
Anticipated expiration: 2033-02-16
Also published as: KR20140103076A; KR101561019B1; DE102013101558A1; JP2014156932A; CN103994122A; JP5666031B2; CN103994122B

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kolben-Zylinder-Einheit mit einem an seiner Außenseite einen Oberflächenschutz aufweisenden zylindrischen Druckrohr 1 und mit einem in dem Druckrohr 1 axial verschiebbaren, eine Kolbenstange 8 aufweisenden Kolben 7, wobei die Kolbenstange 8 an einer Stirnseite 5 des Druckrohres 1 durch eine Stirnseitenöffnung 13 abgedichtet aus dem Druckrohr 1 herausgeführt ist, wobei ein von der kolbenstangenseitigen Stirnseite 5 ausgehender Endbereich 6 des Druckrohres 1 von dem Oberflächenschutz ausgenommen ist und dieser von dem Oberflächenschutz ausgenommene Endbereich 6 mit einem Korrosionsschutzmittel 16 bedeckt sowie von einer diesen Endbereich 6 umschließenden topfartigen Schutzkappe 15 abgedeckt ist, die an ihrem der kolbenstangenseitigen Stirnseite 5 des Druckrohres 1 entgegengesetzten inneren Endbereich eine radial umlaufende Dichtung 17 aufweist. Die Dichtung 17 ist eine an der zylindrischen Oberfläche 4 des Druckrohres 1 dicht anliegende, verformbare Dichtung 17 und die Schutzkappe 15 ist an ihrer Innenseite von dem fluid- oder pastenartigen Korrosionsschutzmittel 16 in einer bis zur Oberfläche 4 des Druckrohres 1 reichenden Schichtdicke bedeckt ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kolben-Zylinder-Einheit mit einem an seiner Außenseite einen Oberflächenschutz aufweisenden zylindrischen Druckrohr und mit einem in dem Druckrohr axial verschiebbaren, eine Kolbenstange aufweisenden Kolben, wobei die Kolbenstange an einer Stirnseite des Druckrohres durch eine Stirnseitenöffnung abgedichtet aus dem Druckrohr herausgeführt ist, wobei ein von der kolbenstangenseitigen Stirnseite ausgehender Endbereich des Druckrohres von dem Oberflächenschutz ausgenommen ist und dieser von dem Oberflächenschutz ausgenommene Endbereich mit einem Korrosionsschutzmittel bedeckt sowie von einer diesen Endbereich umschließenden topfartigen Schutzkappe abgedeckt ist, die an ihrem der kolbenstangenseitigen Stirnseite des Druckrohres entgegengesetzten inneren Endbereich eine radial umlaufende Dichtung aufweist.
Bei einer derartigen Kolben-Zylinder-Einheit ( DE 10 2004 060 304 B4 ) ist es bekannt auf den vom Oberflächenschutz ausgenommenen Endbereich des Druckrohres ein flüssiges Korrosionsschutzöl aufzubringen und dann die gegenüber dem Außendurchmesser des Druckrohres eine an ihrem Innendurchmesser Untermaß aufweisende Schutzkappe auf diesen Endbereich aufzuschieben. Die aus einem elastischen Werkstoff bestehende Schutzkappe wird dabei radial aufgeweitet. Da die Schutzkappe das Druckrohr mit radialer Spannung nach innen umschließt, wird beim Aufschieben der Schutzkappe auf das Druckrohr das auf das Schutzrohr aufgebrachte Korrosionsschutzöl zumindest weitgehend vor der Schutzkappe hergeschoben. Dadurch wird zumindest der größte Teil des vorher auf das Schutzrohr aufgebrachten Korrosionsschutzöls von der eigentlich zu benetzenden und zu schützenden, von dem Oberflächenschutz ausgenommenen Endbereich des Druckrohres wieder entfernt.
Darüber hinaus verschmutzt das von der Schutzkappe vor sich hergeschobene Korrosionsschutzöl die mit dem Oberflächenschutz versehene Druckrohroberfläche.
Aus der DE 16 30 168 B ist ein Dämpfer- oder Federbein für Fahrzeug-Radachsabstützungen bekannt, das einen Dämpfungszylinder aufweist, in dem ein Kolben axial verschiebbar angeordnet ist. An dem Kolben ist eine Kolbenstange angeordnet, die einseitig abgedichtet aus dem Dämpfungszylinder herausgeführt und mit ihrem äußeren Ende am Boden eines einseitig geschlossenen Führungsrohres befestigt ist. In einem axialen Abstand zueinander sind in dem Führungsrohr Führungsringe sowie Dichtringe angeordnet, an denen der Dämpfungszylinder axial verschiebbar geführt ist. Um die Gleitflächen der Führungsringe zu schmieren ist der Ringraum zwischen dem Dämpfungszylinder und der Innenwand des Führungsrohres teilweise mit Schmieröl geführt.
Aufgabe der Erfindung ist es daher eine Kolben-Zylinder-Einheit und ein Verfahren zum Herstellen einer Kolben-Zylinder-Einheit mit einer hohen Sicherheit gegen Korrosion an seinem von dem Oberflächenschutz ausgenommenen Endbereich des Druckrohres zu schaffen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Kolben-Zylinder-Einheit der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß die Dichtung eine an der zylindrischen Oberfläche des Druckrohres dicht anliegende, verformbare Dichtung ist und die Schutzkappe an ihrer Innenseite von dem fluid- oder pastenartigen Korrosionsschutzmittel Spalte zwischen Schutzkappe und Druckrohr vermeidend in einer bis zur Oberfläche des Druckrohres reichenden Schichtdicke bedeckt ist.
Durch diese Ausbildung gelangt das bereits in die Schutzkappe eingebrachte und vorzugsweise an deren Innenfläche anhaftende Korrosionsschutzmittel erst mit dem Aufschieben der Schutzkappe in Kontakt mit der Oberfläche des von dem Oberflächenschutz ausgenommenen Endbereichs des Druckrohres und verbleibt vollständig innerhalb der Schutzkappe. Die Menge des Korrosionsschutzmittels ist so groß, daß es den Ringspalt zwischen dem Druckrohr und der Innenwand der Schutzkappe zumindest weitestgehend ausfüllt und dabei die Oberfläche des von dem Oberflächenschutz ausgenommenen Endbereichs des Druckrohres benetzt.
Damit werden auch Spalte zwischen der Schutzkappe und dem Druckrohr vermieden, die sich z.B. durch unterschiedliche Lackdicken oder unterschiedliches Temperaturverhalten ergeben und dadurch Feuchtigkeit unter die Schutzkappe eindringen und sich auf dem beschichtungsfreien Bereich festsetzen kann.
Beides, das Wegschieben des Korrosionsschutzmittels und das Eindringen von Feuchtigkeit, kann zu vorzeitiger Korrosion unter der Schutzkappe führen.
Die Dichtung verhindert auch ein Austreten des Korrosionsschutzmittels auf den mit dem Oberflächenschutz versehenen Bereich der Druckrohroberfläche und somit ein Verschmutzen dieses Bereichs.
Die flexible Dichtung kann plastisch verformbar sein. Ist die flexible Dichtung aber elastisch verformbar, paßt sie sich auch bei Relativbewegungen zwischen Druckrohr und Schutzkappe immer dem Druckrohr an und bleibt an diesem in Anlage. Dabei kann die Dichtung aus einem Elastomer oder einem thermoplastischen Material bestehen.
In einfacher Ausbildung kann die verformbare Dichtung aus ein oder mehreren radial umlaufenden Dichtlippen bestehen.
Zum Schutz der Stirnseite des Druckrohres gegen äußere Einflüsse kann die topfartige Schutzkappe an ihrem der verformbaren Dichtung entgegengesetzten Ende einen Boden mit einer koaxialen Durchführöffnung aufweisen, durch die die Kolbenstange verschiebbar hindurchragt.
Zum abgedichteten Hindurchführen der Kolbenstange kann die Innenwand der Durchführöffnung die Kolbenstange dicht umschließen, wozu vorzugsweise an der Innenwand der Durchführöffnung eine zweite radial umlaufende verformbare Dichtung angeordnet ist.
Einfach und kostengünstig herstellbar können die Schutzkappe und/oder die erste Dichtung und/oder die zweite Dichtung aus einem Kunststoff bestehen, wobei die Schutzkappe aus einem elastischen Werkstoff oder aus einem zumindest weitgehend starren Werkstoff bestehen kann.
Dabei ist es möglich Schutzkappe und erste sowie zweite Dichtung einteilig auszubilden.
Der Oberflächenschutz kann eine Pulverbeschichtung oder eine Spritzlackierung oder eine Tauchlackierung sein.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Verfahren zum Herstellen einer Kolben-Zylinder-Einheit mit einem an seiner Außenseite einen Oberflächenschutz aufweisenden zylindrischen Druckrohr und mit einem in dem Druckrohr axial verschiebbaren, eine Kolbenstange aufweisenden Kolben, wobei die Kolbenstange an einer Stirnseite des Druckrohres durch eine Stirnseitenöffnung abgedichtet aus dem Druckrohr herausgeführt ist, wobei ein von der kolbenstangenseitigen Stirnseite ausgehender Endbereich des Druckrohres von dem Oberflächenschutz ausgenommen ist und dieser von dem Oberflächenschutz ausgenommene Endbereich mit einem Korrosionsschutzmittel bedeckt sowie von einer diesen Endbereich umschließenden Schutzkappe abgedeckt ist, die an ihrem der kolbenstangenseitigen Stirnseite des Druckrohres entgegengesetzten inneren Endbereich eine radial umlaufende Dichtung aufweist, dadurch gelöst, daß die Schutzkappe an ihrer Innenseite mit einem fluid- oder pastenartigen Korrosionsschutzmittel beschichtet und anschließend auf den von dem Oberflächenschutz ausgenommenen Endbereich des Druckrohres Spalte zwischen Schutzkappe und Druckrohr vermeidend aufgeschoben wird.
Damit werden dieselben Vorteile wie zur vorbeschriebenen Kolben-Zylinder Einheit erreicht.
Die Beschichtung mit dem fluid- oder pastenartigen Korrosionsschutzmittel erfolgt vorzugsweise an der Innenseite der Schutzkappe anhaftend, so daß die montagefertig präparierte Schutzkappe anschließend gelagert und/oder transportiert werden kann.
Die Beschichtung mit dem fluid- oder pastenartigen Korrosionsschutzmittel kann durch ein automatisches Einbringen mittels eines in die Schutzkappe eintauchenden Stiftes erfolgen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen

1 eine Kolben-Zylinder-Einheit im Längsschnitt
2 eine vergrößerte Darstellung der Schutzkappe der Kolben-Zylinder-Einheit nach 1 im Längsschnitt.

Die in 1 dargestellte Kolben-Zylinder-Einheit weist ein zylindrisches Druckrohr 1 auf, das an seinen beiden Enden geschlossen ist.
An der einen geschlossenen Stirnseite 2 ist das Druckrohr 1 mit einem Gewindebolzen 3 versehen. Auf den Gewindebolzen 3 ist ein erstes Anschlußstück für die Kolben-Zylinder-Einheit aufgeschraubt.
Zur Herstellung der Kolben-Zylinder-Einheit wird das Druckrohr 1 zuerst gesäubert. Dann wird eine als Korrosionsschutzschicht ausgebildete Grundbeschichtung auf die gesamte nach außen gewandte Oberfläche 4 des Druckrohres 1 aufgebracht und durch Trocknen verfestigt.
Danach wird der von der anderen Stirnseite 5 ausgehende Endbereich 6 des Druckrohres 1 abgedeckt. Nunmehr wird auf das Druckrohr 1 in einem Pulverbeschichtungsverfahren ein eine Pulverbeschichtung aufweisender Oberflächenschutz aufgebracht und in einem Temperaturschritt eingebrannt, wobei der vorgenannte Endbereich 6 aufgrund seiner Abdeckung ausgespart bleibt und folglich keine Pulverbeschichtung aufweist. Somit wird die außenliegende Oberfläche des Druckrohres 1 jetzt von der Grundbeschichtung in dem von der zweiten Stirnseite 5 ausgehenden Endbereich 6 und von der Pulverbeschichtung in den übrigen Bereichen des Druckrohres 1 gebildet.
Nachfolgend werden Einbauteile, die unter anderem einen Kolben 7, eine Kolbenstange 8, eine Kolbenstangeführung 9 und eine Kolbenstangendichtung 11 umfassen, in das an der zweiten Stirnseite 5 noch offene Druckrohr 1 eingesetzt. Außerdem wird ein Druckfluid, bevorzugt Gas, unter einem Vordruck in das Druckrohr 1 eingebracht. Das Einsetzen der Einbauteile und Einbringen des Druckfluids ist jetzt gefahrlos möglich, da keine Wärmebeaufschlagung - wie sie beispielsweise noch im Rahmen des oben genannten Pulverbeschichtungsverfahrens erfolgte - des Druckrohres 1 mehr stattfindet. Somit ist eine nachfolgende Beschädigung der Einbauteile oder eine unerwünschte Ausdehnung des Druckfluids, die zu einer Zerstörung des Druckrohres 1 führen könnte, nicht zu befürchten.
Jetzt wird in den bei dem Pulverbeschichtungsverfahren ausgesparten Endbereich 6 eine radial nach innen, das heißt zu der Druckrohrmittelachse hin gewandte, umlaufende Sicke 10 eingebracht. Die Sicke 10 stützt die in dem Druckrohr 1 angeordnete Kolbenstangenführung 9 und/oder Kolbenstangendichtung 11 in axialer Richtung ab.
Außerdem wird das Druckrohr 1 an der zweiten Stirnseite 5 radial nach innen gebördelt. Die dadurch entstehende Stirnwand 12 schließt zum einen das Druckrohr 1 endseitig ab und stützt zudem die Kolbenstangenführung 9 und/oder die Kolbenstangendichtung 11 in axialer Richtung ab. Zum anderen bildet der zur Druckrohrmittelachse hin gewandte Rand der Bördelung eine Stirnseitenöffnung 13 des Druckrohres 1, durch die die Kolbenstange 8 aus dem Inneren des Druckrohres 1 herausgeführt ist.
Da der bei dem Pulverbeschichtungsverfahren ausgesparte Endbereich 6 keine Pulverbeschichtung aufweist, besteht weder beim Einbringen der Sicke 10 noch beim Bördeln die Gefahr eines Ablösens, insbesondere Abblätterns, der Pulverbeschichtung aufgrund Fließens des Druckrohrmaterials.
Anschließend wird die Innenseite 14 einer Schutzkappe 15 mit einem pastenartigen Korrosionsschutzmittel 16 bedeckt und von der Kolbenstangenseite her so weit auf den Endbereich 6 des Druckrohres 1 aufgeschoben, bis sie den Endbereich 6 vollständig umgibt. Die Bedeckung der Innenseite 14 der Schutzkappe 15 mit dem Korrosionsschutzmittel erfolgt so, daß das Korrosionsschutzmittel 16 an der Innenseite der Schutzkappe 15 anhaftet und eine solche Schichtdicke aufweist, daß nach dem Aufschieben auf den Endbereich 6 des Druckrohres 1 der Ringspalt zwischen der Innenseite der Schutzkappe 15 und dem Endbereich 6 des Druckrohres 1 zumindest weitgehend ausgefüllt ist.
An dem der ersten Stirnseite 2 des Druckrohres 1 zugewandten Ende weist die Schutzkappe 15 an ihrer Innenseite 14 eine radial umlaufende erste flexible Dichtung 17 auf, die mit Vorspannung das Druckrohr umschließt. Damit wird verhindert, daß beim Aufschieben der Schutzkappe 15 auf das Druckrohr 1 Korrosionsschutzmittel 16 aus dem Inneren der Schutzkappe 15 heraustreten und den pulverbeschichteten Bereich des Druckrohres 1 verschmutzen kann.
Die Schutzkappe 15 ist topfartig mit einem Boden 18 an ihrem der ersten Stirnseite 2 des Druckrohres 1 abgewandten Ende ausgebildet und besitzt koaxial eine Durchführöffnung 19 im Boden 18.
An der Innenwand der Durchführöffnung 19 ist eine zweite radial umlaufende flexible Dichtung 20 angeordnet, durch die die Kolbenstange 8 verschiebbar hindurchgeführt ist und die mit Vorspannung die Kolbenstange 8 dicht umschließt, so daß auch an dieser Seite kein Korrosionsschutzmittel aus der Schutzkappe 15 austreten kann.
Das äußere freie Ende der Kolbenstange 8 ist mit einem zweiten Gewindebolzen 21 versehen. Auf den Gewindebolzen 21 ist ein zweites Anschlußstück für die Kolben-Zylinder-Einheit aufgeschraubt.
Bezugszeichenliste

1: Druckrohr
2: erste Stirnseite
3: Gewindebolzen
4: Oberfläche
5: zweite Stirnseite
6: Endbereich
7: Kolben
8: Kolbenstange
9: Kolbenstangenführung
10: Sicke
11: Kolbenstangendichtung
12: Stirnwand
13: Stirnseitenöffnung
14: Innenseite
15: Schutzkappe
16: Korrosionsschutzmittel
17: erste Dichtung
18: Boden
19: Durchführöffnung
20: zweite Dichtung
21: zweiter Gewindebolzen

Claims

Kolben-Zylinder-Einheit mit einem an seiner Außenseite einen Oberflächenschutz aufweisenden zylindrischen Druckrohr (1) und mit einem in dem Druckrohr (1) axial verschiebbaren, eine Kolbenstange (8) aufweisenden Kolben (7), wobei die Kolbenstange (8) an einer Stirnseite (5) des Druckrohres (1) durch eine Stirnseitenöffnung (13) abgedichtet aus dem Druckrohr (1) herausgeführt ist, wobei ein von der kolbenstangenseitigen Stirnseite (5) ausgehender Endbereich (6) des Druckrohres (1) von dem Oberflächenschutz ausgenommen ist und dieser von dem Oberflächenschutz ausgenommene Endbereich (6) mit einem Korrosionsschutzmittel (16) bedeckt sowie von einer diesen Endbereich (6) umschließenden topfartigen Schutzkappe (15) abgedeckt ist, die an ihrem der kolbenstangenseitigen Stirnseite (5) des Druckrohres (1) entgegengesetzten inneren Endbereich eine radial umlaufende Dichtung (17) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung (17) eine an der zylindrischen Oberfläche (4) des Druckrohres (1) dicht anliegende, verformbare Dichtung (17) ist und die Schutzkappe (15) an ihrer Innenseite von dem fluid- oder pastenartigen Korrosionsschutzmittel (16), Spalte zwischen Schutzkappe (15) und Druckrohr (1) vermeidend, in einer bis zur Oberfläche (4) des Druckrohres (1) reichenden Schichtdicke bedeckt ist.
Kolben-Zylinder-Einheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die verformbare Dichtung (17) elastisch verformbar ist.
Kolben-Zylinder-Einheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die verformbare Dichtung aus ein oder mehreren radial umlaufenden Dichtlippen besteht.
Kolben-Zylinder-Einheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die topfartige Schutzkappe (15) an ihrem der verformbaren Dichtung (17) entgegengesetzten Ende einen Boden (18) mit einer koaxialen Durchführöffnung (19) aufweist, durch die die Kolbenstange (8) verschiebbar hindurchragt.
Kolben-Zylinder-Einheit nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenwand der Durchführöffnung (19) die Kolbenstange (8) dicht umschließt.
Kolben-Zylinder-Einheit nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß an der Innenwand der Durchführöffnung (19) eine zweite radial umlaufende verformbare Dichtung (20) angeordnet ist.
Kolben-Zylinder-Einheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzkappe (15) und/oder die erste Dichtung (17) und/oder die zweite Dichtung (20) aus einem Kunststoff bestehen.
Kolben-Zylinder-Einheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzkappe (15) aus einem elastischen Werkstoff besteht.
Kolben-Zylinder-Einheit nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzkappe aus einem zumindest weitgehend starren Werkstoff besteht.
Kolben-Zylinder-Einheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Oberflächenschutz eine Pulverbeschichtung oder eine Spritzlackierung oder eine Tauchlackierung ist.
Verfahren zum Herstellen einer Kolben-Zylinder-Einheit mit einem an seiner Außenseite einen Oberflächenschutz aufweisenden zylindrischen Druckrohr (1) und mit einem in dem Druckrohr (1) axial verschiebbaren, eine Kolbenstange (8) aufweisenden Kolben (7), wobei die Kolbenstange (8) an einer Stirnseite (5) des Druckrohres (1) durch eine Stirnseitenöffnung (13) abgedichtet aus dem Druckrohr (1) herausgeführt ist, wobei ein von der kolbenstangenseitigen Stirnseite (5) ausgehender Endbereich (6) des Druckrohres (1) von dem Oberflächenschutz ausgenommen ist und dieser von dem Oberflächenschutz ausgenommene Endbereich (6) mit einem Korrosionsschutzmittel (16) bedeckt sowie von einer diesen Endbereich (6) umschließenden Schutzkappe (15) abgedeckt ist, die an ihrem der kolbenstangenseitigen Stirnseite (5) des Druckrohres (1) entgegengesetzten inneren Endbereich eine radial umlaufende Dichtung (1) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzkappe (15) an ihrer Innenseite mit einem fluid- oder pastenartigen Korrosionsschutzmittel (16) beschichtet und anschließend auf den von dem Oberflächenschutz ausgenommenen Endbereich (6) des Druckrohres (1), Spalte zwischen Schutzkappe (15) und Druckrohr (1) vermeidend, Recherchenbericht einschließlich eines Prüfungsbescheid aufgeschoben wird.