DE10308008A1 - Zylindervorrichtung und Verfahren zur Herstellung einer Kolbenstange für die Zylindervorrichtung - Google Patents

Abstract

Es wird ein Verfahren zur Bearbeitung einer Umfangsnut zur Verfügung gestellt, das eine reibungslose Bearbeitung einer Umfangsnut auf einer Kolbenstange ermöglicht, die einer Härtungsbehandlung unterzogen worden ist, ohne dass dabei ein wesentlicher Qualitätsverlust in deren Festigkeit erfolgen kann. Ein Richtwerkwalzenpaar wird auf jeder Seite der Walzrollen montiert, die wiederum auf den jeweiligen Drehwellen einer Walzmaschine befestigt sind, und auf der Abstandshalter zwischen den Richtwerkwalzen und den Walzrollen angeordnet sind. Die Kolbenstange wird zuvor einer Härtungsbehandlung unterzogen, zum Beispiel anhand einer Hochfrequenzhärtung und einem Hochfrequenztempern, oder anhand einer Kohlenstoffeinsatzhärtung und gestufter Abschreckung sowie Tempern, so dass die Oberflächenhärte über 400 Hv beträgt. Eine Umfangsnut wird auf der Kolbenstange durch Walzen unter Einsatz von Walzrollen ausgebildet, wobei sich eine Oberflächen-Härtungsschicht auf der Grundfläche der Umfangsnut absetzen kann. Gleichzeitig wird die Kolbenstange von den Richtwerkwalzen gehalten, damit ein Verbiegen der Kolbenstange verhindert wird.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
• Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zylindervorrichtung, wie beispielsweise einen Hydrostoßdämpfer, einen Hydrozylinder für ein aktives Aufhängungssystem und eine Gasdichtungsfeder; sie bezieht sich außerdem auf ein Verfahren zur Herstellung einer Kolbenstange zum Einsatz in einer solchen Zylindervorrichtung.
• Ein Hydrostoßdämpfer weist zum Beispiel einen Aufbau auf, wie er in Fig. 7 dargestellt ist. Ein Innenzylinder 2' mit einem Kolben 1', der im Innern verschiebbar befestigt ist, ist in einem Außenzylinder 3' untergebracht, bei dem ein Ende geschlossen ist. Eine Stange (Kolbenstange) 4' ist an ihrem Ende zum Kolben 1' hin verbunden. Der andere Endbereich der Kolbenstange 4' erstreckt sich hin auf die Außenseite über eine Kolbenstangenführung 5', welche an den entsprechenden Öffnungsendabschnitten des Innenzylinders 2' und des Außenzylinders 3' wechselseitig befestigt ist. Ein hydraulisches Fluid, das im Innenzylinder 2' eingeschlossen ist, wird veranlasst, über Kolbenschieber 6' zu strömen, die auf dem Kolben 1' vorgesehen sind, und außerdem über ein Basisventil 7', das auf der Bodenfläche des Außenzylinders 3' angeordnet ist, womit eine Dämpfungskraft während des Ausfahrhubs und des Kompressionshubs erzeugt wird. Ein Flüssigkeitsreservoir R', das zwischen dem Innenzylinder 2' und dem Außenzylinder 3' ausgebildet ist, weist ein im Innern eingeschlossenes Gas und eine Hydraulikflüssigkeit auf, damit eine Veränderung in der Menge der Hydraulikflüssigkeit im Innenzylinder 2' kompensiert werden kann, welche der Menge entspricht, mittels der die Kolbenstange 4' in den Innenzylinder 2' eintritt oder zurückfährt. Es sei darauf hingewiesen, dass die Bezugsziffer 8' eine Befestigungsöse bezeichnet, die zum Einsatz kommt, um den Hydrostoßdämpfer auf ein Achselement eines Fahrzeugs montieren zu können, wogegen die Bezugsziffer 9' einen Federsicherungskeil zur Aufnahme einer zylindrischen Schraubenfeder bezeichnet.
• Im Übrigen ist eine Ausrückstoppvorrichtung 10' auf einem mittleren Abschnitt im Ausfahrendbereich der Kolbenstange 4' befestigt. Wenn die Kolbenstange 4' ausfährt, stößt die Ausrückstoppvorrichtung 10' gegen die Kolbenstangenführung 5', um das Ausfahren der Kolbenstange 4' unter Kontrolle zu halten. Ein Polymerelement (nicht dargestellt), das eine Elastizität aufweist, wie beispielsweise Kautschukgummi, ist auf der Oberseite der Ausrückstoppvorrichtung 10' befestigt. Das Polymerelement dämpft den beaufschlagten Aufprallstoß, wenn die Ausrückstoppvorrichtung 10' gegen die Kolbenstangenführung 5' schlägt. Bei dieser dargestellten Technik wird ein Buckelschweißen als Verfahren zur Befestigung der Ausrückstoppvorrichtung 10' auf der Kolbenstange 4' angewandt.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
• Das vorstehend beschriebene Verfahren macht es jedoch notwendig, dass die Ausrückstoppvorrichtung 10' auf die Kolbenstange 4' mittels eines Buckelschweißens montiert wird, wobei der Schweißstrom erhöht werden muss, um die gewünschte Verbundfugenfestigkeit zu erhalten. Da der Schweißstrom erhöht wird, erhöht sich auch die während des Schweißens erzeugte Zerstäubungsmenge. Die erhöhte Zerstäubungsmenge bleibt möglicherweise an den verschiedenen Abschnitten der Kolbenstange 4' hängen. Falls jedoch eine hängen gebliebene Zerstäubungsmenge an den verschiedenen Abschnitten der Kolbenstange 4' in die Hydraulikflüssigkeitskammer als Kontaminierung während des Zusammenbaus des Hydrostoßdämpfers eintritt, der erst anschließend ausgeführt wird, kann sich die Kontaminierung in den Kolbenschiebern absetzen, und demzufolge wird es dann unmöglich, sich die gewünschten Dämpfungskraftmerkmale zu verschaffen. Zur Vermeidung dieses Problems muss ein Verfahren zur Beseitigung der Kontaminierung durchgeführt werden. Dies verursacht eine unvorteilhafte Erhöhung der Anzahl der Werkarbeitsstunden.
• Aufgrund dieser Voraussetzungen kann das nachstehende Verfahren angedacht werden. Eine Umfangsnut wird auf der Oberfläche eines Zwischenabschnitts der Kolbenstange 4' ausgebildet, in der eine Bundringeinfassung zum Beispiel unter Anwendung eines Metallgussverbund-Verfahrens befestigt wird. Die Bundringeinfassung wird als Ersatz für eine Ausrückstoppvorrichtung 10' verwendet, wodurch ein Schweißverfahren hinfällig wird.
• Jedoch wird die Kolbenstange 4' in der Regel einer Härtungsbehandlung unterzogen, welche mit Hochfrequenzhärtung und Hochfrequenztempern ausgeführt wird. Das führt zu dem Ergebnis, dass die Oberfläche der Kolbenstange 4' eine hohe Härtung aufweist, d. h. über 400 in der Härtezahl nach Vickers (Hv). Demzufolge muss ein unvermeidliches Spanen (Metalldrehen) angewandt werden, um den Ausschnitt in einem allgemein üblichen Verfahren auszubilden, welche unter die Merkmalsklasse nach dem bisherigen Stand der Technik fällt. In diesem Fall wird die durch die Oberflächen-Härtungsbehandlung ausgebildete Oberflächen-Härtungsschicht unerwünschterweise beseitigt. Dies verursacht eine Reduzierung im Anwendungsbereich und einen bedeutenden Qualitätsverlust bezüglich der Formfestigkeit; genauer gesagt, bezüglich der Biegefestigkeit.
• Da ferner die Kolbenstange 4' schwierig zu spanen ist, wird die Betriebsdauer des Werkstücks für das Spanen ungünstig ausfallen und eine kurze sein.
• Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Zylindervorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung einer Kolbenstange zum Einsatz in einer Zylindervorrichtung zur Verfügung zu stellen, die angesichts des vorstehend beschriebenen technischen Hintergrunds gemacht worden ist.
• Die vorliegende Erfindung stellt eine Zylindervorrichtung bereit, die einen Zylinder mit einem im Innern eingeschlossenen Fluid umfasst. Eine Kolbenstange wird in den Zylinder eingesetzt. Die Kolbenstange wird aus einem runden, zylinderförmigen Grundmetall mit einer Umfangsnut ausgebildet, die durch Walzen geformt wird, nachdem das Grundmetall einer Härtungsbehandlung unterzogen worden ist. Ein Eingriffselement ist in der Kolbenstange durch Eingriff in die Umfangsnut befestigt, die auf der Kolbenstange angeordnet ist. Bei dieser Zylindervorrichtung kann eine Oberflächen-Härtungsschicht auf der Grundfläche der Umfangsnut gleichzeitig zuverlässig mit aufgebracht werden. Demzufolge kann eine ausreichende Festigkeit für die Kolbenstange gewährleistet werden.
• Die Oberflächenhärte der Kolbenstange beträgt vorzugsweise über 400 nach der Vickershärte (Hv). Eine solche Härtung minimiert während des Walzens die Ausbauchung von Material an beiden Seiten des Ausschnitts.
• Das Walzverfahren sollte vorteilhafterweise in einer Weise ausgeführt werden, in der während die Umfangsnut unter Einsatz von Walzrollen ausgebildet wird, ein eventuelles axiales Verbiegen der Kolbenstange durch Richtwerkplanierwalzen korrigiert wird, die eine flache Walzgutfläche aufweisen und die auf beiden Seiten der Walzrollen axial dazu angeordnet sind. Bei diesem Verfahren wird das Verbiegen der Kolbenstange durch den Planierausrichtungseffekt mittels der Richtwerkwalzen unterdrückt.
• Hinzu kommt, dass die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Kolbenstange zum Einsatz in einer Zylindervorrichtung bereitstellt, wobei die Kolbenstange in einen Zylinder eingeführt wird, der ein im Innern eingeschlossenes Fluid aufweist. Die Zylindervorrichtung umfasst ein Eingriffselement, das sich in der Umfangsnut in Eingriffsverzahnung befindet, welche auf der Kolbenstange ausgebildet ist. Nach dem Herstellverfahren für die Kolbenstange wird ein rundes, zylinderförmiges Grundmetall einer Härtungsbehandlung zur Aushärtung unterzogen. Danach wird die Umfangsnut aus dem Grundmetall mittels Walzens ausgebildet. Anschließend wird das Grundmetall einer Oberflächen-Härtungsbehandlung unterzogen. Dieses Verfahren erlaubt es, dass eine Oberflächen-Härtungsschicht auf der Grundfläche der Umfangsnut gleichzeitig zuverlässig mit aufgebracht wird, und ermöglicht es weiter, dass eine Kolbenstange hergestellt wird, die eine ausreichende Festigkeit gewährleistet.
• Es ist von Vorteil, wenn die Oberflächenhärte der Kolbenstange, die durch die Härtungsbehandlung erzielt wird, über 400 nach der Vickershärte (Hv) beträgt. Eine solche Oberflächenhärte minimiert während des Walzens die Ausbauchung von Material an beiden Seiten des Ausschnitts.
• Das Walzverfahren sollte vorzugsweise in einer Weise ausgeführt werden, in der während die Umfangsnut unter Einsatz von Walzrollen ausgebildet wird, ein eventuelles axiales Verbiegen der Kolbenstange durch Richtwerkwalzen korrigiert wird, die eine flache Walzgutfläche aufweisen und die auf beiden Seiten der Walzrollen axial dazu angeordnet sind.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
• Fig. 1 ist eine ebene Schnittansicht, welche den Aufbau einer Walzmaschine zeigt, die in einem Walzrollverfahren zum Ausbilden einer Umfangsnut auf einer Kolbenstange nach der vorliegenden Erfindung zum Einsatz kommt, und welche außerdem die Vorgehensweise zeigt, in der das Walzen ausgeführt wird.
• Fig. 2 ist eine Vorderansicht, welche die Vorgehensweise schematisch darstellt, mit der das Walzen durch die in Fig. 1 gezeigte Walzmaschine ausgeführt wird.
• Fig. 3 ist eine Schnittansicht, die eine Ausschnittanordnung zeigt, welche durch das Walzrollverfahren nach der vorliegenden Erfindung ausgebildet wird, sowie den Zustand einer Oberflächen-Härtungsschicht.
• Fig. 4 ist eine Seitenansicht, die eine Verwendungsweise einer Kolbenstange zeigt, welche sich nach der vorliegenden Erfindung in einem Verarbeitungsprozess befindet.
• Fig. 5 ist eine grafische Darstellung, welche die Härteverteilung eines Oberflächenabschnitts der Kolbenstange zeigt, nachdem das erfindungsgemäße Ausbildungsverfahren der Umfangsnut erfolgt ist, im Vergleich zur Härteverteilung eines allgemeinen Abschnitts auf der Kolbenstange.
• Fig. 6 ist eine Schnittansicht, die den allgemeinen Aufbau eines Hydrostoßdämpfers zeigt, der mit einer Kolbenstange ausgestattet ist, die nach der vorliegenden Erfindung bearbeitet ist.
• Fig. 7 ist eine Schnittansicht, die den allgemeinen Aufbau eines Hydrostoßdämpfers nach dem bisherigen Stand der Technik zeigt.
• DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
• Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachstehend im Detail unter Bezug auf die zugehörigen Zeichnungen beschrieben.
• Eine Zylindervorrichtung nach dieser Ausführungsform wird anhand der Fig. 1 bis 6 erläutert. Es sei angemerkt, dass sich der in Fig. 6 dargestellte Hydrostoßdämpfer nach diesem Ausführungsbeispiel in seiner äußeren Erscheinungsform nicht von dem zuvor beschriebenen Hydrostoßdämpfer nach dem bisherigen Stand der Technik, der in Fig. 7 aufgezeigt wird, unterscheidet.
• Bei dieser Ausführungsform wird eine Stange (Kolbenstange) 4, dargestellt in Fig. 6, mit einer Umfangsnut 15 durch Walzen bereitgestellt, die in den Fig. 3 und 4 dargestellt ist. Die Umfangsnut 15 kann möglicherweise mit einer Bundringeinfassung 16 ausgestattet werden, die auf der Kolbenstange 4 befestigt ist, anstatt mit einer Ausrückstoppvorrichtung 10' (siehe Fig. 7). Die Bundringeinfassung 16 wird an der Umfangsnut 15 befestigt, zum Beispiel unter Anwendung eines Metallguss-Verbundverfahrens, wie in Fig. 4 dargestellt ist, wobei die Bundringeinfassung 16aus der Situation der Bundringeinfassung 16a in den Zustand der Bundringeinfassung 16b wechselt. Folglich befindet sich die Bundringeinfassung 16 mit der Umfangsnut 15 in Eingriffsverzahnung.
• Bei der vorgenannten, diesbezüglichen Technik, wird ein Harz- oder Polymerelement, das eine Elastizität aufweist, wie beispielsweise Kautschukgummi, auf der Oberseite der Ausrückstoppvorrichtung 10' befestigt. Bei dieser Ausführungsform befindet sich das untere Ende der Rückprallfeder (nicht in Fig. 6 dargestellt) mit der Oberseite der Bundringeinfassung 16 in Eingriff.
• Die Kolbenstange 4 wird zuvor einer Härtungsbehandlung unterzogen, zum Beispiel anhand einer Hochfrequenzhärtung und einem Hochfrequenztempern, oder anhand einer Kohlenstoffeinsatzhärtung & gestufter Abschreckung sowie Tempern zur Härtung einer Oberflächenschicht, die mit der Oberfläche des Grundmetalls noch enger verbunden ist, so dass die Festigkeit des Grundmetalls verbessert wird. Wie in Fig. 3 dargestellt ist, weist der gehärtete Oberflächenabschnitt eine Oberflächen-Härtungsschicht 17 mit einer Vickershärte von über 400 Hv auf, die über eine vorbestimmte Ausdehnung (anhand eines Beispiels auf Eingabe hin von 0,7 bis 1 mm) ausgebildet ist.
• Bei dieser Ausführungsform wird ein Walzrollen als Verfahren zur Ausbildung der Umfangsnut 15 auf der Kolbenstange 4 angewandt. Das Walzrollen wird unter Verwendung einer Walzmaschine ausgeführt, wie in den Fig. 1 und 2 dargestellt ist. Die Walzmaschine weist zwei Drehwellen 21A und 21B auf, die parallel zueinander angeordnet sind, sowie Walzrollen 22A und 22B, die auf den Drehwellen 21A und 21B jeweils entsprechend montiert sind. Die Kolbenstange 4 als Werkstück, das von Werkstücktragblättern gehalten wird, ist zwischen den Walzrollen 22A und 22B angeordnet. Während die Walzrollen 22A und 22B in die gleiche Richtung gedreht werden, wird eine Walzrolle (verschiebbare Rolle) in die Richtung zur anderen Walzrolle (fixierte Rolle) 22B geführt, wie mit dem Pfeil F angezeigt wird, um die Kolbenstange 4 zwischen den Walzrollen 22A und 22B zu rollen. Die Umfangsseiten der Walzrollen 22A und 22B sind mit Konvexschienen 24A bzw. 24B versehen. Die Umfangsseiten der Konvexschienen 24A und 24B sind mit ringförmig ausbildenden Projektionsstegen 25A und 25B ausgestattet. Wenn die Kolbenstange 4 zwischen den Walzrollen 22A und 228 gerollt wird, werden die ausbildenden Projektionsstege 25A und 25B veranlasst oder gezwungen, die Umfangsfläche der Kolbenstange 4 zu durchdringen, womit die Umfangsnut 15 auf der Fläche der Kolbenstange 4 ausgebildet wird.
• Hierbei erhält die Kolbenstange 4 einen höheren Distorsionswiderstand auf der Oberflächenseite als an deren Mitte auf Grund der Präsenz der Oberflächen-Härtungsschicht 17. Daher wird die Oberflächen-Härtungsschicht 17 auf die Grundfläche der Umfangsnut 15 geschoben, wobei diese ihre Dicke im Wesentlichen so beibehält wie sie ist, wie in Fig. 3 dargestellt ist. Mit anderen Worten, die Oberflächen- Härtungsschicht 17 ist auch auf der Grundfläche der Umfangsnut 15 mit einer ausreichenden Dicke vorhanden. Demzufolge kann der durch die Oberflächen-Härtungsbehandlung erzeugte, erhöhte Festigkeitseffekt auf der Umfangsnut 15 der Kolbenstange 4 ebenso beibehalten werden, wie er ist. Dies führt dazu, dass die für die Kolbenstange 4 notwendige Festigkeit zufriedenstellend vorhanden ist. Es sei angemerkt, dass die Umfangsnut 15 eine parallel verlaufende Oberfläche 15a aufweist, die im tiefsten Abschnitt angeordnet ist. Eine gekrümmte Oberfläche 15b wird an einer Seite der parallel verlaufenden Oberfläche 15a bereitgestellt. Eine verjüngend zulaufende Oberfläche 15c ist an der anderen Seite der parallel verlaufenden Oberfläche 15a gegeben. Folglich weist die Umfangsnut 15 eine ungleichförmige Profilanordnung im Vergleich zu einer winkelrechten Profilanordnung auf. Die Umfangsnut 15 ist so ausgebildet, dass eine ungleichförmige Profilanordnung im Hinblick auf die Fugenverbindfähigkeit erfolgen kann, die erforderlich ist, wenn die Bundringeinfassung 16 mit der Umfangsnut 15 durch ein Metallgussverfahren verbunden werden soll, wobei auch die Anordnung der Eingangsbelastung für die Bundringeinfassung 16 berücksichtigt wird.
• Falls im Übrigen das verwendete Werkstück in dem vorstehend beschriebenen Walzrollverfahren aus einem Weichstoffmaterial (einem geglühten Material) besteht, das einer Härtungsbehandlung nicht unterzogen worden ist, bildet ein Metallüberschuss, welcher der Menge des Durchdringungsmaterials bei der Ausgestaltung der Projektionsstege 25A und 25B für die Walzrollen 22A und 22B entspricht, an beiden Seiten der Konvexschienen 24A und 24B eine Volumenzunahme aus. Folglich wird die Profilbelastungsverteilung des Werkstücks gleichförmig. Daher besteht für das Werkstück keine Möglichkeit, nach dem Walzen gebogen zu werden, und schon gar nicht während des Walzens. In dieser Hinsicht führten wir in der Tat ein Fertigungsexperiment aus. Als Ergebnis wurde eine Volumenzunahme an beiden Seiten der Konvexschienen 24A und 24B ausgebildet, wenn sich die Vickershärte in der Bandbreite eines Rohmetalls von etwa 350 befand. Daher konnte eine Kolbenstange, die als Produktionsmittel verwendet werden kann, nicht erhalten werden.
• Aber mit einem Werkstück, das einer Härtungsbehandlung unterzogen worden ist, so dass bezüglich der Kolbenstange 4 eine Vickershärte von über 400 Hv entsteht, für welche die Erfindung in der Applikation ausgerichtet ist, wird eine Zunahme des Materials an beiden Seiten der Konvexschienen 24A und 24B durch die Erhöhung des Deformationswiderstands auf der Oberflächenseite minimiert, wie bereits vorstehend festgestellt wurde. Folglich erreicht die so verarbeitete Kolbenstange eine Leistungsstufe, in der sie als ein Produktionsmittel zum Einsatz kommen kann. Ein Metallüberschuss strömt jedoch in die axiale Richtung, wobei sich die gesamte Kolbenstange 4 in die axiale Richtung erstreckt und veranlasst wird, dass die Profilbelastungsverteilung ungleichförmig wird. Demzufolge kann die gesamte Kolbenstange 4 an der Umfangsnut 15 in die Richtung einer Seite leicht gebogen werden, in der die Ausdehnung kleiner ist.
• Daher werden bei dieser Ausführungsform ein Paar Richtwerkwalzen 27A und 27B auf den Drehwellen 21A und 21B montiert bzw. auf jeder Seite der jeweiligen Walzrollen 22A und 22B sowie mit Abstandshaltern 26A und 26B angeordnet, wobei damit die Richtwerkwalzen 27A und 27B zusammen mit den Walzrollen 22A und 22B als eine Einheit gedreht werden. Jedes Richtwerkwalzenpaar 27A und 27B weist eine platte Walzgutfläche und einen äußeren Durchmesser auf, der gleich oder etwas kleiner als der äußere Durchmesser (äußerer Bezugsdurchmesser) der Konvexschienen 24A und 24B der Walzrollen 22A und 22B eingestellt wird. Jedes Richtwerkwalzenpaar 27A und 27B weist entsprechende Walzgutrandabschnitte 28A und 28B auf, die in einer vorbestimmten Radiushalbmesserform (R) ausgekehlt sind.
• Die an beiden Seiten der Walzrollen 22A und 22B bereitgestellten Richtwerkwalzen 27A und 27B halten Abschnitte der Kolbenstange 4, die an beiden Seiten des zu walzenden Bereiches während des Walzens durch die Walzrollen 22A und 22B angeordnet sind. Daher wird ein Verbiegen auf Grund des vorstehend beschriebenen Materialstroms in die axiale Richtung unterdrückt. Demzufolge wird eine Kolbenstange 4, die eine hervorragende Festigkeit aufweist, als Ergebnis erhalten. Da ferner die Walzgutrandabschnitte 28A und 28b der Richtwerkwalzen 27A und 27B ausgekehlt worden sind, wird die Kolbenstange 4 nicht schadhaft oder abgestuft.
• Es sei darauf hingewiesen, dass es ein weiteres Verfahren zur Erzielung einer Planierausrichtung gibt, wobei das Verbiegen der Kolbenstange korrigiert wird, wie zum Beispiel durch eine Nachbehandlung unter Einsatz einer Planierausrichtungsmaschine, die als "Zweifachwalzen- Drehplaniermaschine" bekannt ist und einen Schrägschnittwinkel von 10 oder 20 Grad einstellbar aufweist. Jedoch bei diesem Verfahren ist es schwierig, die Anordnungen der Umfangsnut 15 in den speziellen Dimensionen beizubehalten, die durch die Konvexschienen 24A und 24B der Walzrollen 22A und 22B ausgebildet wurden (d. h. die Anordnungen der parallel verlaufenden Oberfläche 15a, der gekrümmten Oberfläche 15b und der verjüngend zulaufenden Oberfläche 15c). Hinzu kommt, dass die Umfangsnut 15 nochmals bearbeitet werden muss. Daher ist dieses Verfahren ineffizient. Folglich ist das erfindungsgemäße Verfahren der Bearbeitung der Umfangsnut 15 während des Haltens der Kolbenstange 4 mit den Richtwerkwalzen 27A und 27B, wie in der vorstehenden Ausführungsform, zur Erzielung einer Umfangsnutanordnung mit hoher Leistungsfähigkeit und großer Präzision äußerst nützlich.
• Hierzu wurde eine Stahlstange mit einem 20 mm-Durchmesser nach JIS S45C (G4051) hergestellt und als Aufnahmematerial für die Kolbenstange verwendet; die Kolbenstange wurde einer Standard-Härtungsbehandlung unterzogen, die aus Hochfrequenzhärtung und Hochfrequenztempern bestand. Die Kolbenstange mit der so angewandte Hochfrequenzhärtungs- und Hochfrequenz-Temperungsbehandlung wurde dann einem Rollenwalzen mittels der vorstehend beschriebenen Walzmaschine unterzogen, welche die Walzrollen 22A und 22b und Richtwerkwalzen 27A und 27B umfasst. Folglich wurde eine Umfangsnut 15 mit einer maximalen Tiefe (die Tiefe der parallel verlaufenden Oberfläche 15a) von etwa 0,7 mm und einer maximalen Ausdehnung von etwa 4 mm auf der Kolbenstange ausgewalzt. Nach dem Walzverfahren wurde die Härte der Kolbenstange entlang der Schnittlinie P gemessen, die sich im tiefsten Bereich der Umfangsnut 15 auf der Kolbenstange befindet, und entlang der Schnittlinie Q, die sich auf einem allgemeinen Abschnitt der Kolbenstange 4 befindet, indem zur Bestimmung der Härteverteilungen ein Vickers-Mikrohärtetester und eine Belastungsmenge von 200 g eingesetzt wurden. In der Folge wurden die in Fig. 5 dargestellten Ergebnisse erhalten.
• Die in Fig. 5 dargestellten Ergebnisse veranschaulichen, dass die Tiefe der Oberflächen-Härtungsschicht im Teilbereich P der Umfangsnut 15 etwas flacher als im allgemeinen Abschnitt (Q) ist, wobei ein Bereich, in dem die Härte über 400 Hv beträgt, eine Tiefe zur Umgebung von 0,7 mm in der Oberfläche im Teilbereich P erreicht. Demzufolge gibt es kein Problem, die erforderliche Festigkeit sicherstellen zu können.
• Die Kolbenstange 4, die auf diese Weise mit einer Umfangsnut 15 ausgebildet ist, wird ferner einer Oberflächen- Härtungsbehandlung mittels einer Hartverchromungsbeschichtung oder Gasnitrierung unterzogen, um zu verhindern, dass die Kolbenstangenoberfläche rostet oder schadhaft wird. Dann wird die Kolbenstange 4 einer Behandlung zur Glättung der Oberfläche durch Polieren oder dergleichen unterzogen.
• Danach wird, wie in Fig. 4 dargestellt ist, die Bundringeinfassung 16 an der Umfangsnut 15 unter Anwendung eines Metallguss-Verbindungsverfahrens so eingesetzt, dass die Bundringeinfassung 16 aus der Situation der Bundringeinfassung 16a in den Zustand der Bundringeinfassung 16b wechselt. Daher befindet sich die Bundringeinfassung 16 mit der Umfangsnut 15 in Eingriffsverzahnung, was die gewünschte Kolbenstange fertig stellt.
• Bei der vorstehenden Ausführungsform wird die Kolbenstange in der nachstehenden Reihenfolge hergestellt: Zunächst wird die Härtungsbehandlung ausgeführt. Dann wird die Umfangsnut 15 ausgebildet. Abschließend wird die Oberflächen- Härtungsbehandlung durchgeführt. Der Grund hierzu ist folgender: Wenn die Umfangsnut 15 vor der durch Hochfrequenzhärtung und Hochfrequenztempern ausgeführten Härtungsbehandlung ausgebildet wird, kann die Umfangsnut 15 nur unzulänglich der Hochfrequenzhärtung und dem Hochfrequenztempern unterzogen werden. Infolgedessen kann die gewünschte Festigkeit nicht erhalten werden (d. h. bezüglich der Behandlung mit Hochfrequenzhärtung und Hochfrequenztempern ist es wünschenswert, dass die Oberfläche flach sein sollte). Aus diesem Grund wird die Umfangsnut 15 nach der Härtungsbehandlung ausgebildet.
• Die Behandlung mit einer Hartverchromungs-Beschichtung oder Gasnitrierung, die gleichfalls als Oberflächen- Härtungsbehandlung ausgeführt werden können, bildet eine Härtungsschicht in der Reihenfolge von 0,01 mm bis 0,02 mm auf oder in der Oberflächenschicht aus (die Hartverchromungs- Beschichtung bringt eine Härtungsschicht auf der Oberflächenschicht des Grundmetalls auf; die Gasnitrierung ermöglicht, dass die Oberflächenschicht des Grundmetalls selbst zu einer Härtungsschicht wird). Falls die Ausgestaltung der Umfangsnut 15 nach der Oberflächen-Härtungsbehandlung durchgeführt wird, kann die Härtungsschicht, da sie dünn ist, rissig werden. Daher ist es wünschenswert, dass die Oberflächen-Härtungsbehandlung nach der Ausgestaltung der Umfangsnut 15 durchgeführt wird. Die Behandlung mit einer Hartverchromungsbeschichtung und die Gasnitrierung kann zufrieden stellend ausgeführt werden, selbst dann, wenn es Unregelmäßigkeiten auf der Oberfläche gibt. Die Oberflächen- Härtungsbehandlung ist zur Härtungsbehandlung im Hinblick auf eine Erhöhung der Festigkeit des Grundmetalls im Ziel unterschiedlich. Selbst wenn daher die Oberflächen- Härtungsbehandlung nicht wie gewünscht ausgeführt werden kann, kann die Einpassung des Eingriffselements in die Umfangsnut 17 ohne besondere Probleme erfolgen. Demzufolge ist es äußerst erstrebenswert, dass die Kolbenstange in der nachstehenden Reihenfolge verarbeitet wird: Härtungsbehandlung, Ausgestaltung der Umfangsnut und Oberflächen- Härtungsbehandlung.
• Obwohl die vorstehende Ausführungsform unter Zuhilfenahme eines Hydrostoßdämpfers beschrieben worden ist, der in Fig. 6 als Zylindervorrichtung dargestellt ist, sei angemerkt, dass die vorliegende Erfindung nicht auf den Hydrostoßdämpfer zwangsläufig eingeschränkt ist, sondern auch auf einen hydraulischen Zylinder für ein aktives Aufhängungssystem zum Einsatz kommen kann sowie außerdem für eine Gasdichtungsfeder, wobei Gas in einem Zylinder abgedichtet verschlossen wird.
• Obwohl die Bundringeinfassung 16, an welcher eine Rückprallfeder befestigt ist, als Eingriffselement aufgezeigt worden ist, ist das Eingriffselement der vorliegenden Erfindung nicht zwangsläufig darauf eingeschränkt, sondern es kann irgendein Element sein, das sich mit einer Umfangsnut auf einer Stange in Eingriff befindet, wie beispielsweise auf einer Kolbenstange. Das Eingriffselement kann auch ein Element sein, das auf der Außenseite des Zylinders montiert ist, wie beispielsweise auf einer Staubschutzhaube.
• Obwohl die vorstehende Ausführungsform im Hinblick auf ein Beispiel beschrieben worden ist, in welchem eine massive Kolbenstange zum Einsatz kommt, sei angemerkt, dass die vorliegende Erfindung nicht zwangsläufig darauf eingeschränkt ist. Es ist ebenso möglich, eine hohle Kolbenstange zu verwenden.
• Wie vorstehend im Einzelnen beschrieben worden ist, setzt die Zylindervorrichtung nach der vorstehenden Ausführungsform eine Kolbenstange mit einer Umfangsnut ein, die durch Walzen ausgebildet wurde, nachdem die Kolbenstange einer Härtungsbehandlung unterzogen worden war. Daher kann eine Oberflächen-Härtungsschicht auf der Grundfläche der Umfangsnut gleichzeitig sicher mit aufgebracht werden. Demzufolge kann eine ausreichende Festigkeit bezüglich der Kolbenstange zuverlässig hergestellt werden.
• Hinzu kommt, dass die Zylindervorrichtung eine Kolbenstange einsetzt, die einer Härtungsbehandlung unterzogen wurde, wie beispielsweise einer Hochfrequenzhärtung und einem Hochfrequenztempern oder einer Kohlenstoffeinsatzhärtung & gestufter Abschreckung sowie Tempern, so dass die Oberflächenhärte der Kolbenstange über 400 Hv beträgt. Daher ist es möglich, die Ausbauchung von Material an beiden Seiten der Umfangsnut während des Walzens zu minimieren, und folglich wird es möglich, eine Kolbenstange zur Verfügung zu stellen, . die darüber hinaus noch als ein Produktionsmittel geeignet ist.
• Ferner wird das Walzverfahren in einer Weise ausgeführt, » in der während der Ausgestaltung der Umfangsnut durch Walzrollen ein eventuelles axiales Verbiegen der Kolbenstange durch Richtwerkwalzen korrigiert wird, welche eine ebene Walzgutfläche aufweisen, und welche auf beiden Seiten der Walzrollen axial dazu angeordnet sind. Somit wird ein Verbiegen der Kolbenstange durch den Planierausrichtungseffekt mittels der Richtwerkwalzen unterdrückt. Demzufolge wird der separate Arbeitsgang einer Planierausrichtung unnötig, der andernfalls nachfolgend ausgeführt werden müsste. Dies führt zu dem Ergebnis, dass die Verarbeitungszeit in einem beträchtlichen Umfang verringert und eine Kostenreduzierung erzielt werden kann.
• Hinzu kommt, dass ein rundes, zylinderförmiges Grundmetall einer Härtungsbehandlung unterzogen wird und, nachdem eine Umfangsnut auf dem Grundmetall mittels Walzens ausgebildet worden ist, dass das Grundmetall einer Oberflächen-Härtungsbehandlung unterzogen wird. Bei diesem Verfahren kann eine Oberflächen-Härtungsschicht auf der Grundfläche der Umfangsnut gleichzeitig sicher mit aufgebracht werden, und es wird dadurch möglich, eine Kolbenstange mit einer zuverlässig ausreichenden Festigkeit herzustellen.
• Auf die vollständige Veröffentlichung der japanischen Patentanmeldung Nr. 2002-54585 vom 28. Februar 2002 einschließlich der Beschreibung, Patentansprüche, Zeichnungen und der Zusammenfassung wird in der vorliegenden Erfindung insgesamt Bezug genommen.

Claims (6)

1. Zylindervorrichtung mit:
einem Zylinder, der ein im Innern eingeschlossenes Fluid aufweist;
einer Kolbenstange, die in den Zylinder eingesetzt ist, wobei die Kolbenstange aus einem runden, zylinderförmigen Grundmetall ausgebildet ist, das eine Umfangsnut aufweist, welche mittels Walzens ausgebildet wurde, nachdem das Grundmetall einer Härtungsbehandlung unterzogen worden ist; und
einem Eingriffselement, das auf der Kolbenstange durch den Eingriff in die Umfangsnut auf der Kolbenstange befestigt ist.

2. Zylindervorrichtung nach Anspruch 1, wobei eine Oberflächenhärte der Kolbenstange, wenn sie dem Walzen unterzogen wird, nicht weniger als 400 nach der Vickershärte (Hv) beträgt.

3. Zylindervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Walzen in einer Weise ausgeführt wird, in der während die Umfangsnut unter Einsatz von Walzrollen ausgebildet wird, ein eventuelles axiales Verbiegen der Kolbenstange durch Richtwerkwalzen korrigiert wird, die eine flache Walzgutfläche aufweisen und die auf beiden Seiten der Walzrollen axial dazu angeordnet sind.

4. Verfahren zur Herstellung einer Kolbenstange zum Einsatz in einer Zylindervorrichtung, wobei die Kolbenstange in einen Zylinder eingesetzt ist, der ein im Innern eingeschlossenes Fluid umfasst, wobei die Zylindervorrichtung ein Eingriffselement aufweist, das in einer Umfangsnut auf der Kolbenstange in Eingriff ist, und wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:
Ausführen einer Härtungsbehandlung an einem runden, zylinderförmigen Grundmetall zum Härten des Grundmetalls;
Ausbilden der Umfangsnut durch Walzen des Grundmetalls; und
Ausführen einer Oberflächen-Härtungsbehandlung des Grundmetalls.

5. Verfahren zum Herstellen der Kolbenstange zum Einsatz in einer Zylindervorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Oberflächenhärte der Kolbenstange, die mittels der Härtungsbehandlung erzielt wird, nicht weniger als 400 nach Vickers (Hv) beträgt.

6. Verfahren zur Herstellung einer Kolbenstange zum Einsatz in einer Zylindervorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, wobei das Walzen in einer Weise ausgeführt wird, in der während die Umfangsnut unter Einsatz von Walzrollen ausgebildet wird, ein eventuelles axiales Verbiegen der Kolbenstange durch Richtwerkwalzen korrigiert wird, die eine flache Walzgutfläche aufweisen und die auf beiden Seiten der Walzrollen axial zu diesen angeordnet sind.