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Die Erfindung betrifft einen Zylinder mit einem endseitigen Verschluss gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
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Die
DE 195 03 499 C1 zeigt einen Schwingungsdämpfer mit einem Anschlussorgan an einer Kolbenstange. Das Anschlussorgan in der Bauform eines Ringgelenkauges besteht bevorzugt aus einem Kunststoff und verfügt über tangential verlaufende Stege, die das Ringgelenkauge in Umfangsrichtung versteifen. An einem Boden des Anschlussorgans ist ein Zylinder in der Bauform eines Schutzrohres mittels einer Umformung befestigt. Das Anschlussorgan bildet praktisch einen endseitigen Verschluss des Schutzrohres, das vielfach ebenfalls aus Kunststoff besteht, da die mechanische Belastung auf ein Schutzrohr vergleichsweise gering ist. Die Minimierung der Masse und des Kostenaufwands des Anschlussorgans stehen im Vordergrund.
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Die Umformung des Schutzrohres erstreckt sich nach radial innen auf einen Bereich außerhalb des Teilkreises der Stege des Ringgelenkauges. Für die Anwendung der Umformtechnik bei einem Schutzrohr ist dieses Design ausreichend dauerhaltbar.
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Die
DE 44 07 261 A1 betrifft einen Verschluss in der Bauform einer Kolbenstangenführung, die über eine Anzahl von umgebördelten Schließflächen mit einem Zylinder verbunden ist. Die einzelnen Schließflächen sind durch Kegelstumpfeinzelflächen voneinander getrennt.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die Belastbarkeitsgrenze der Verbindung zwischen dem Zylinder und dem Verschluss zu vergrößern.
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Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Umformung im Bereich der Stege des Ringgelenkauges abgesetzt ist, so dass sich die Umformung in Umfangsrichtung zwischen den Stegen erstreckt.
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Der Vorteil dieser Maßnahme besteht darin, dass einerseits ein durch Stege verstärktes Ringgelenkauge einsetzbar ist und anderseits ein relative großer axialer Überstand zur Umformung eingesetzt werden kann, die sich dann weit nach radial innen erstreckt.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung erstreckt sich der axiale Überstand des Zylinders in Form von Axialstegen tangential zu den Stegen des Ringgelenkauges. Damit wird eine zusätzliche Abstützung geben ein Verkippen des Verschlusses erreicht.
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Als weitere Maßnahme zur Versteifung der Verbindung zwischen dem zylindrischen Körper und dem Verschluss erstreckt sich zwischen den Axialstegen des Überstands und der benachbarten Umformung ein geschlossener Übergangsbereich. Damit liegen in der gesamten Umformung keine radialen Schlitze vor, die die Verbindung schwächen würden. Des Weiteren wird eine Verdrehsicherung des Verschlusses zum Zylinder erreicht, indem sich die Stege des Ringgelenkauges an den Übergangsbereichen abstützen können.
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Im Hinblick auf eine spielfreie Verbindung des Zylinders mit dem Verschluss ist der Überstand in Umfangsrichtung größer ist als die Breite des Stegs vom Ringgelenkauge, wobei der Übergangsbereich in einem spitzen Winkel zu seitlichen Flanken des Stegs des Ringgelenkauges ausgerichtet ist. Des Weiteren wird der Übergangsbereich verfestigt, so dass sich dieser auch bei einer größeren Torsionsbelastung nicht öffnet.
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Zur Vermeidung von Faltenbildung im Bereich der Umformung wird die Umformung von sich in Umfangsrichtung erstreckenden Ausgleichszonen unterbrochen.
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Die Ausgleichszone weist eine zur Umformung erhabene Kontur auf und nimmt praktisch das Materialvolumen einer undefinierten Faltenbildung auf.
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Die Ausgleichszone weist einen U oder einen V-förmigen Querschnittsbereich auf, so dass die parallelen oder sich schneidenden Stege der Ausgleichszone versteifend auf eine Abhebebelastung der Umformung wirken.
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Gemäß einem vorteilhaften Unteranspruch geht die Ausgleichszone im Bereich ihrer maximalen Höhe von einer Mantelfläche des Zylinders aus. Damit ist die Ausgleichszone am Außendurchmesser des Verschlusses besonders steif ausgeführt und stützt damit die Umformung.
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Optional kann der Verschluss mit dem Zylinder über eine zusätzliche in Versickung verbunden sein. Diese Variante bietet sich für eine Anwendung bei einem Zylinder für eine besondere axiale Belastung an.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist die zusätzliche Versickung in Umfangsrichtung segmentartig ausgeführt ist, wobei jeweils ein Versickungssegment in Umfangsrichtung dieselbe Winkelposition aufweist wie die durch die Ausgleichszonen segmentierte Umformung. Diese Anordnung von Versickung und Umformung vereinfacht den Einsatz eines gemeinsamen Werkzeugs für die beiden Umformungen.
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Anhand der folgenden Figurenbeschreibung soll die Erfindung näher erläutert werden.
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Es zeigt.
- 1 Vorderansicht eines zylindrischen Bauteils mit einem Verschluss
- 2 Seitenansicht des Bauteils nach 1
- 3 Schnittdarstellung von 1
- 4 Detaildarstellung zu 1
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Die 1 zeigt einen Zylinder 1 mit einem endseitigen Verschluss 3, wie er z. B. bei einem Schwingungsdämpfer für ein Kfz zur Anwendung kommen kann. Der Verschluss 3 umfasst einen topfförmigen Boden 5, dessen umlaufender Rand 7 in den Zylinder 1 eingeschoben ist. Eine Ringdichtung 9 in einer Nut 11 sorgt für eine Dichtfunktion, so dass kein Betriebsmedium aus dem Zylinder 1 austreten kann, z. B. Gas oder Dämpfmedium bei einem Schwingungsdämpfer.
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Der Verschluss 3 trägt ein Ringgelenkauge 13 zur Anbindung an ein tragendes Bauteil. In der Anwendung eines Schwingungsdämpfers ist in dem Ringgelenkauge 13 vielfach ein ringförmiger Elastomerkörper 15 gekammert, der wiederum eine Traghülse 17 zur Aufnahme eines Haltebolzens 19 aufnimmt.
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Aus der Zusammenschau der 1 und 2 ist ersichtlich, dass das Ringgelenkauge 13 in Umfangsrichtung verlaufende Stege 19 aufweist, die mit dem Boden 5 des Verschlusses 3 verbunden sind. Dabei erstrecken sich die Stege 19 ausgehend vom Äquator 21 des Ringgelenkauges 13 und weisen eine Breite auf, die maximal der Breite des Ringgelenkauges 13 entspricht.
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Der Zylinder 1 und der Verschluss 3 sind über einen axialen Formschluss 23 miteinander verbunden. Dieser axiale Formschluss 23 wird über eine radiale Umformung 25 eines axialen Überstands des Zylinders 1 zu einer äußeren Deckseite 27 des Bodens 5 erreicht. Die 2 und 3 zeigen, dass die Umformung 25 im Bereich der Stege 19 des Ringgelenkauges 13 abgesetzt ist, so dass sich die Umformung 25 in Umfangsrichtung zwischen den Stegen 19 erstreckt, d. h. in einen von den Stegen 19 gebildeten Teilkreis 29 nach radial innen eingreifen.
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Die 1 und 2 zeigen weiter, dass sich ein axialer Überstand 31 des Zylinders 1 in Form von Axialstegen 33 tangential zu den Stegen 19 des Ringgelenkauges 13 erstreckt. In der 4 ist ersichtlich, dass sich der axiale Überstand 31 bis maximal zu einem Übergangsradius 35 zwischen einem axialen Abschnitt und dem ringförmigen Bereich des Stegs 19 erstreckt. Damit wird verhindert, dass der axiale Überstand 31 bzw. der Axialsteg 33 nach radial außen aufgeweitet wird.
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Der gesamte umgeformte Überstand weist keine axialen Einschnitte oder dgl. auf, da sich zwischen den Axialstegen 33 des Überstands und der benachbarten Umformung 25 eingeschlossene Übergangsbereiche 37 erstrecken. Die Übergangsbereiche 37 sind möglichst ausgerundet, damit keine schädigenden Risse auftreten können.
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In der 3 ist erkennbar, dass der Überstand bzw. der Axialsteg 33 in Umfangsrichtung größer ist als die Breite des Stegs 19 des Ringgelenkauges 13, wobei der Übergangsbereich 37 in einem spitzen Winkel zu seitlichen Flanken 39 des Stegs 19 des Ringgelenkauges 13 ausgerichtet ist.
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In dem Umfangsbereich zwischen den gegenüberliegenden Stegen 19 des Ringgelenkauges 13 wird die Umformung 25 von sich in Umfangsrichtung erstreckenden Ausgleichszonen 41 unterbrochen. Die Anordnung der Ausgleichszonen 41 ist symmetrisch zu einer Querachse 43 des Verschlusses 3 ausgeführt, um eine gleichmäßige Umformung und damit auch Belastbarkeit des Verschlusses 3 zu erzielen. Die Querachse verbindet die beiden Stege 19.
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Die Ausgleichszonen 41 weisen eine zur Umformung erhabene Kontur auf. In der Draufsicht wird deutlich, dass die Ausgleichszonen 41 einen U-förmigen Querschnitt aufweisen. Der U-förmige Querschnitt kann tendenziell auch eine V-Form einnehmen. Die optimale Ausgestaltung ist vom Durchmesser des Verschlusses 3 und von der axialen Höhe des Überstands des Zylinders 1 zur Deckseite 27 abhängig.
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Die U-Form der Ausgleichszone 41 ist derart ausgerichtet, dass die Ausgleichszone 41 im Bereich ihrer maximalen Höhe von einer äußeren Mantelfläche 45 des Zylinders 1 ausgeht, also in Richtung des Ringgelenkauges 13 geöffnet ist.
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Die dargestellte Variante der Verbindung zwischen dem Zylinder 1 und dem Verschluss 3 ist für besonders große axiale Belastungen ausgelegt. Dafür ist der Verschluss 3 mit dem Zylinder 1 über eine zusätzliche in Versickung 47 verbunden. In dem umlaufenden Rand 7 des Verschlusses 3 ist axial zwischen der Nut 11 für die Ringdichtung 9 und der Deckseite 27 eine umlaufende Nut 49 eingebracht, die die nach radial innen verdrängten Volumenteile des Zylinders 1 aufnimmt und über die Verbindung des Zylinders 1 mit Nutseitenflächen 51 einen zusätzlichen Formschluss bildet.
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Die zusätzliche Versickung 47 ist in Umfangsrichtung segmentartig ausgeführt ist, wobei jeweils ein Versickungssegment 53 in Umfangsrichtung dieselbe Winkelposition aufweist wie die durch die Ausgleichszonen 41 segmentierte Umformung 25.
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Dadurch ergibt sich eine axiale Überdeckung zwischen den einzelnen Versickungssegmenten 53 und den Umformbereichen 25.
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Bei der Montage wird der mit der Ringdichtung 9 versehene Verschluss 3 in das offene Ende des Zylinders 1 geschoben, bis ein definierter Überstand 31 zwischen der Deckseite 27 des Verschlusses 3 und dem Zylinder 1 vorliegt. Unter Einsatz eines nicht dargestellten Stützwerkzeuges im Inneren des Zylinders 1 wird diese Position des Verschlusses 3 innerhalb des Zylinders 1 gesichert und der Zylinder 1 zusätzlich radial gehalten. Danach wird ein Umformwerkzeug zugeführt, mit dem die segmentierten Umformungen 25 ausgeführt werden. Das Umformwerkzeug umfasst eine Werkzeugkomponente für die Herstellung der Umformung 25 und eine zweite Werkzeugkomponente für die Ausführung der segmentierten Versickung 53. Beide Arbeitsschritte können mit einer Zuführbewegung des Umformwerkzeugs durchgeführt werden. Die beiden Werkzeugkomponenten lassen sich getrennt ansteuern. Die besondere Form der Ausgleichszonen 41 ergibt sich aus der Form der ersten Werkzeugkomponente. Am Ende des Umformvorgangs ist der Verschluss 3 in Axialrichtung und in Umfangsrichtung spielfrei fixiert.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Zylinder
- 3
- Verschluss
- 5
- Boden
- 7
- umlaufender Rand
- 9
- Ringdichtung
- 11
- Nut
- 13
- Ringgelenkauge
- 15
- Elastomerkörper
- 17
- Traghülse
- 19
- Steg
- 21
- Äquator
- 23
- Formschluss
- 25
- Umformung
- 27
- Deckseite
- 29
- Teilkreis
- 31
- axialer Überstand
- 33
- Axialstege
- 35
- Übergangsradius
- 37
- Übergangsbereich
- 39
- Flanke
- 41
- Ausgleichszone
- 43
- Querachse
- 45
- Mantelfläche
- 47
- Versickung
- 49
- Nut
- 51
- Nutseitenfläche
- 53
- Versickungssegment
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 19503499 C1 [0002]
- DE 4407261 A1 [0004]
