DE1293614B

DE1293614B - Hydropneumatisches Federbein für Schwerfahrzeuge

Info

Publication number: DE1293614B
Application number: DENDAT1293614D
Authority: DE
Inventors: Walter 4785 Belecke Siepmann
Original assignee: Siepmann Werke GmbH and Co KG
Current assignee: Siepmann Werke GmbH and Co KG
Publication date: 1969-04-24

Description

Die Erfindung betrifft ein hydropneumatisches Federbein für Schwerfahrzeuge, mit einem einen Arbeitskolben aufnehmenden, endseitig geschlossenen, mit Flüssigkeit gefüllten Arbeitszylinder, dem in seitlicher, achsparalleler Anordnung ein oder mehrere durch Überströmkanäle mit ihm verbundene, die eigentliche Feder bildende Druckbehälter zugeordnet sind, die mit einer von einem Gaspolster belasteten Flüssigkeit gefüllt sind, wobei der Arbeitszylinder und die Druckbehälter ein untrennbares Bauteil mit brillenartigem Querschnitt bilden.

Die Beanspruchung- solcher aus Arbeitszylinder und Druckbehälter bestehender hydropneumatischer Federbeine ist außerordentlich hoch. Bei einer bekannten Bauart der vorgenannten Gattung (französische Patentschrift 1 310 300) bestehen Arbeitszylinder und Druckbehälter aus einem ungeteilten Formkörper, der als Gußstück gefertigt werden muß. Die Herstellung einwandfreier Gußstücke ausreichender Festigkeit ist schwierig und aufwendig.

Es ist an sich bekannt, als Arbeitszylinder Stahlrohrzylinder zu verwenden (britische Patentschrift 753 369). Auch ist es bekannt, einem Arbeitszylinder als Druckbehälter dienende Stahlflaschen zuzuordnen (deutsche Patentanmeldung Sch 7829 II/63 c, 42) Der Arbeitszylinder ist mit den Stahlflaschen durch ein mit Ventilen versehenes Rohrleitungssystem verbunden. Bei einer weiteren Bauart ist ein zylinderähnlich ausgebildeter Druckbehälter mit flügelartigen Längsrippen an die Längsseite des Arbeitszylinders angeklemmt, gegebenenfalls angeschweißt (britische Patentschrift 901 145).

Zum Stand der Technik gehören außerdem mit Ladungsträgerstrahlen, insbesondere Elektronenstrahlen, arbeitende Schweißverfahren (»Elektrowelt B«, 8. Jahrgang, Heft 18, September 1963, S. 355 bis 358).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine vorteilhafte Bauart eines der genannten Gattung entsprechenden hydropneumatischen Federbeins zu schaffen, bei dem hochbeanspruchbare Stahlrohrzylinder und Stahlflaschen in einfacher und stabiler Weise in dem die Überströmkanäle aufweisenden Bereich absolut dicht und druckfest miteinander verbunden sind.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung bei einem Federbein der genannten Gattung dadurch gelöst, daß ein den Arbeitszylinder bildender Stahlrohrzylinder und die Druckbehälter bildenden Stahlflaschen mit zylindrischen Halsabschnitten in benachbarte, augenartige Bohrungen einer brillenartigen Traverse eingepaßt sind, wobei die Überströmkanäle als Seitenbohrungen in den Halsabschnitten gleichachsig mit entsprechenden Querbohrungen in der Traverse vorgesehen sind und wobei die Mantelpaßflächen der Halsabschnitte durch eine Flächenverschmelzung, wie durch Elektronenstrahl-Flächenverschweißung, mit ihren zylindermantelförmigen Gegenflächen in den augenartigen Bohrungen der Traverse verschweißt sind.

Der Stahlrohrzylinder und die Stahlflaschen sind nunmehr in einer vorteilhaften Weise mit Hilfe einer brillenartigen Traverse zu einer Einheit verbunden, wobei die Überströmkanäle genau in dieser Traversenebene liegen. Durch die Flächenverschmelzung von Halsabschnitten des Arbeitszylinders und der Stahlflaschen mit entsprechenden zylindrischen augenartigen Bohrungen der Traverse werden die Abdichtungsverhältnisse besonders sicher gestaltet. Innerhalb des hydraulischen Leitungssystems sind damit keine schwachen Stellen. Bei der vorgesehenen Art der Flächenverschweißung wird eine nachteilige Gefügeveränderung vermieden. Durch die angegebene Form und die Verbindung der hochwertigen Stahlrohrzylinder und Stahlflaschen mit der brillenartigen Traverse wird eine Bauart geschaffen, die stärksten Belastungen standzuhalten vermag, und zwar in bezug auf Druckbelastungen und auch auf Schwingungen.

Eine vorteilhafte Bauart mit einem Arbeitszylinder und zwei Druckbehältern kennzeichnet sich gemäß der Erfindung dadurch, daß die Halsabschnitte der beiden die Druckbehälter bildenden Stahlflaschen und des den Arbeitszylinder bildenden Stahlrohrzylinders in gleicher Höhe und die Achsen der sie aufnehmenden augenartigen Bohrungen in der Traverse, die einteilig geschmiedet ist, in einer Ebene hintereinander liegen, wobei die quergerichteten Uberströmkanäle zwischen den beiden Stahlflaschen und dem Stahlrohrzylinder gleichachsig angeordnet sind. Diese Anordnung und Verbindung der Teile führt zu einer vereinfachten wirtschaftlichen Fertigung.

Vorteilhaft für die Gesamtausbildung des hydropneumatischen Federbeins nach der Erfindung ist es, wenn an dem von der Traverse abgewendeten Ende des Stahlrohrzylinders zur Befestigung des Federbeins am Fahrzeug ein Ringflansch mit seiner mittleren Bohrung flächig auf eine glatte zylindrische Gegenfläche des Stahlrohrzylinders aufgezogen und durch Elektronenstrahl-Flächenverschweißung mit dem Stahlrohrzylinder verschweißt ist. Die Einheitlichkeit der über Zylinderflächen erstreckten Flächenverschweißung vereinfacht die Fertigung und schließt somit an beiden Endabschnitten des Stahlrohrzylinders während des Schweißprozesses das Entstehen nachteiliger Gefügeveränderungen aus.

Die gemäß der Erfindung gewählte bauliche Ausgestaltung des hydropneumatischen Federbeins schafft die Voraussetzung für ein vorteilhaftes Herstellungsverfahren, welches durch folgende Merkmale gekennzeichnet ist:

a) Der Stahlrohrzylinder wird mit seinem Halsabschnitt in die entsprechende augenartige Bohrung der Traverse eng und flächig, wie mit Preßsitz, eingepaßt;

b) die zylindrischen Berührungsflächen werden dann durch eine in Flächenlängsrichtung angesetzte Elektronenstrahlschweißung in voller Größe und Tiefe miteinander verschmolzen;

c) hierauf werden von einer oder von beiden Seiten der Traverse her die Überströmkanäle (Querbohrung und Seitenbohrungen) durch die Traverse hindurch bis in den Stahlrohrzylinder gebohrt;

d) sodann werden die mit einer Seitenbohrung in ihrem Halsabschnitt versehenen Stahlflaschen nacheinander in die entsprechenden augenartigen Bohrungen der Traverse in entsprechender Stellung eingepaßt;

e) nach dem Einpassen werden auch hier jeweils die Berührungsflächen durch eine in Flächenlängsrichtung angesetzte Elektronenstrahlschweißung in voller Größe und Tiefe miteinander verschmolzen.

Claims

3 4

Bei diesem Verfahren des Verschweißens und des wegung des Elektronenstrahls erfolgt dann eine Ver-

Bohrens der Überströmkanäle können Justierarbeiten Schmelzung der Berührungsflächen in ganzer Um-

auf ein geringes Maß reduziert werden. Die parallel- fangslänge des Zylinders.

gerichteten, mit Preßsitz eingepaßten Halsansätze Der als Stahlrohrzylinder 1 ausgebildete Arbeits-

sichern die Schweißbereiche während des Verschwei- 5 zylinder besitzt an dem der Traverse 8 abgekehrten

ßungsprozesses gegen Lageveränderungen. Ende außerdem einen Ringflansch 9, der mit seiner

Ein Ausführungsbeispiel des hydropneumatischen zentrischen Bohrung ebenfalls mit Preßsitz auf eine Federbeins nach der Erfindung ist in den Zeichnungen entsprechend bearbeitete Mantelfläche des Stahlrohrveranschaulicht. Zylinders aufgezogen ist. Auch dessen Berührungs-

F i g. 1 zeigt das Gehäuse des hydropneumatischen io flächen 10 mit dem Stahlrohrzylinder werden in der

Federbeins in vertikalem Längsschnitt; zuvor beschriebenen Weise durch Elektronenstrahl-

F i g. 2 ist ein horizontaler Querschnitt entspre- schweißung verschmolzen. Der Ringflansch 9 dient

chend Linie A-B der F i g. 2. zum Befestigen des Federbeins am Fahrzeug.

Das hydropneumatische Federbein besitzt als Nach der Verschweißung der Traverse 8 mit dem Arbeitszylinder einen aus nahtlos gewalztem Rohr 15 Stahlrohrzylinder 1 werden die als Überströmkanäle bestehenden Stahlrohrzylinder 1, in welchem ein dienenden Querbohrungen 5 in der Traverse und Arbeitskolben geführt ist. Mindestens zu einer Seite Seitenbohrungen 6 im Stahlrohrzylinder entweder von dieses Stahlrohrzylinders, vorzugsweise aber zu beiden einer Traversenseite her oder von beiden Seiten geSeiten, und zwar in symmetrischer Anordnung, sind bohrt. Die Stahlflaschen 2 sind im Bereich ihrer HaIsals Stahlflaschen 2 ausgebildete Druckbehälter vor- 20 abschnitte 4 vor dem Einschweißen mit entsprechengesehen. Diese Stahlflaschen 2 sind aus Schmiede- den Seitenbohrungen 7 zu versehen,
stücken gezogen und gekümpelt. Der Stahlrohrzylin- Auch die Halsabschnitte 4 der Stahlflaschen 2 werder 1 und die Stahlflaschen 2 besitzen in gleicher den in augenartige Bohrungen der Traverse 8 mit Höhe liegende zylindrische Halsabschnitte 3 bzw. 4, Preßsitz eingepaßt, nachdem die zylindrischen Berühdie eine sorgfältig bearbeitete Oberfläche haben. Die 25 rungsflächen sauber bearbeitet worden sind. Die Beunteren öffnungen des Stahlrohrzylinders 1 und der rührungsflächen zwischen diesen Bohrungen und den Stahlflaschen 2 sind durch druckdichte Deckel ver- Halsabschnitten 4 der Stahlflaschen 2 werden in der schlossen. . schon beim Einschweißen des Stahlrohrzylinders 1

Zur Verbindung des als Arbeitszylinder dienenden geschilderten Weise mittels der Elektronenstrahl-Stahlrohrzylinders 1 und der zur Zylinderachse par- 30 schv/eißung homogen verschmolzen. Der Elektronenallel angeordneten, als Stahlflaschen 2 ausgebildeten strahl wird dabei in Richtung des Pfeiles x' angesetzt. Druckbehälter dient eine im Gesenk geschmiedete Obwohl in diesem Fall die Seitenbohrungen 7 in den brillenartige Traverse 8, die bei dem bezeichneten Stahlflaschen und die Querbohrung 5 in der Traverse Ausführungsbeispiel drei augenartige Bohrungen be- bereits vorgesehen sind, vollzieht sich diese Flächensitzt. Diese augenartigen Bohrungen entsprechen in 35 verschmelzung mittels des Elektronenstrahls ohne jegihren Abmessungen etwa den Abmessungen der Hals- liehe Behinderung in allen außerhalb dieser Bohrunabschnitte 3 und 4, und ihre Oberflächen sind gleich- gen liegenden Bereichen. Es können sich keine falls sorgfältig bearbeitet. Die Durchmesser der Boh- Schweißreste bilden, die später in den Strömungsrungen in der Traverse 8 und die Außendurchmesser bereich der Flüssigkeit eintreten und zur Beschädider Halsabschnitte 3 und 4 sind derart aufeinander 40 gung der die Luft einschließenden Gummiblasen abgestimmt, daß die zylindrischen Flächen mit Preß- führen,
sitz gegeneinander verspannt sind. Durch diese Verschmelzung aneinandergepreßter

In diesem Höhenbereich der Traverse 8 sind in die- und von Kanälen durchsetzter Zylindermantelflächen ser eine Querbohrung 5 und in den Halsabschnitten mittels der Elektronenstrahlschweißung werden hodes Stahlrohrzylinders 1 und der Stahlflaschen 2 45 mogene Verbindungen zwischen getrennt hergestell-Seitenbohrungen 6 bzw. 7 als Überströmkanäle vor- ten, aus Stahl spanlos geformten, insbesondere gegesehen. Der Stahlrohrzylinder 1 ist in betriebsferti- schmiedeten bzw. gezogenen Teilen hergestellt. Diese gern Zustand unterhalb des Kolbens mit einer Hy- Verbindungen sind unlösbar und absolut dicht, und draulikflüssigkeit (z. B. öl) gefüllt. Die beiden Stahl- außerdem liegen diese verschmolzenen Flächenflaschen 2 sind etwa zur Hälfte mit Hydraulikflüssig- 50 bereiche dort, wo keine hohen, auf Trennung der keit und zur Hälfte mit Luft gefüllt, wobei die Luft in Einzelteile wirkenden Beanspruchungen auftreten. Gummiblasen eingeschlossen ist. Die beim Bohren der Querbohrung 5 und der Sei-

Herstellung und Zusammenbau des Gehäuses des tenbohrungen 6 gebildete äußere Bohrung 11 kann

Federbeins erfolgt etwa in folgender Weise: durch Materialzusatz geschlossen werden.. Eine un-

Es wird der Stahlrohrzylinder 1 zunächst in die 55 verschlossen bleibende Öffnung ist ungefährlich, weil mittlere augenartige Bohrung der Traverse 8 ein- in dem Halsabschnitt 4 der Stahlflasche 2 keine korregepaßt, wobei sich der Halsabschnitt 3 mit seiner be- spondierende Öffnung vorhanden ist und durch die arbeiteten Oberfläche gegen die gleichfalls bearbeitete Flächenverschweißung keine Möglichkeiten zu UnWandung der Bohrung anpreßt. Nun werden mittels dichtheiten gegeben sind,
der Elektronenstrahlschweißung diese ringförmigen 60 .
Berührungsflächen in ganzer Tiefe verschmolzen. Der Patentansprüche:
Elektronenstrahl wird etwa in Richtung des Pfeiles χ 1. Hydropneumatisches Federbein für .Schwerangesetzt, so daß der Strahl in Flächenlängsrichtung fahrzeuge, mit einem einen Arbeitskolben auf- und parallel zur Zylinderachse beide verspannten nehmenden, endseitig geschlossenen, mit Flüssig-Flachen ohne Rücksicht auf vorhandene oder noch 65 keit gefüllten Arbeitszylinder, dem in seitlicher, herzustellende Bohrungen erwärmt und durch Anein- achsparalleler Anordnung ein oder mehrere durch anderschmelzen verbindet. Durch eine kreisende Be- Überströmkanäle mit ihm verbundene, die eigentwegung des Werkstückes oder eine entsprechende Be- liehe Feder bildende Druckbehälter zugeordnet

i 293

sind, die mit einer von einem Gaspolster belasteten Flüssigkeit gefüllt sind, wobei der Arbeitszylinder und die Druckbehälter ein untrennbares Bauteil mit brillenartigem Querschnitt bilden, dadurch gekennzeichnet, daß ein in an sich bekannter Weise den Arbeitszylinder bildender Stahlrohrzylinder (1) und in an sich bekannter Weise die Druckbehälter bildenden Stahlflaschen (2) mit zylindrischen Halsabschnitten (3 bzw. 4) in benachbarte, augenartige Bohrungen einer brillenartigen Traverse (8) eingepaßt sind, wobei die Überströmkanäle als Seitenbohrungen (6 bzw. 7) in den Halsabschnitten (3 bzw. 4) gleichachsig mit entsprechenden Querbohrungen (5) in der Traverse (8) vorgesehen sind und wobei die Mantelpaßflächen der Halsabschnitte (3 und 4) durch eine an sich bekannte Flächenverschmelzung, wie durch Elektronenstrahl-Flächenverschweißung, mit ihren zylindermantelförmigen Gegenflächen in den augenartigen Bohrungen der Traverse (8) verschweißt sind.
2. Hydropneumatisches Federbein nach Anspruch 1, mit einem Arbeitszylinder und zwei Druckbehältern, dadurch gekennzeichnet, daß die Halsabschnitte (3 und 4) der beiden die Druckbehälter bildenden Stahlflaschen (2) und des den Arbeitszylinder bildenden Stahlrohrzylinders (1) in gleicher Höhe und die Achsen der sie aufnehmenden augenartigen Bohrungen in der Traverse (8), die einteilig geschmiedet ist, in einer Ebene hintereinander liegen, wobei die quergerichteten Uberströmkanäle (Querbohrung 5 und Seitenbohrungen 6 und 7) zwischen den beiden Stahlflaschen (2) und dem Stahlrohrzylinder (1) gleichachsig angeordnet sind.
3. Hydropneumatisches Federbein nach Anspruch 1 oder den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß an dem von der Traverse (8) abgewendeten Ende des Stahlrohrzylinders (1) zur Befestigung des Federbeins am Fahrzeug ein Ringflansch (9) mit seiner mittleren Bohrung flächig auf eine glatte zylindrische Gegenfläche des Stahlrohrzylinders aufgezogen und durch Elektronenstrahl-Flächenverschweißung mit dem Stahlrohrzylinder verschweißt ist.
4. Verfahren zur Herstellung eines Gehäuses für ein hydropneumatisches Federbein nach Anspruch 1 oder den Ansprüchen 1 und 2 oder 1 bis 3, gekennzeichnet durch folgende Reihenfolge der Arbeitsgänge:

a) Der Stahlrohrzylinder (1) wird mit seinem Halsabschnitt (3) in die entsprechende augenartige Bohrung der Traverse (8) eng und flächig, wie mit Preßsitz, eingepaßt;

b) die zylindrischen Berührungsflächen werden dann durch eine in Flächenlängsrichtung angesetzte Elektronenstrahlschweißung in voller Größe und Tiefe miteinander verschmolzen;

c) hierauf werden von einer oder von beiden Seiten der Traverse (8) her die Überströmkanäle (Querbohrung 5 und Seitenbohrungen 6) durch die Traverse (8) hindurch bis in den Stahlrohrzylinder (1) gebohrt;

d) sodann werden die mit einer Seitenbohrung (7) in ihrem Halsabschnitt (4) versehenen Stahlflaschen (2) nacheinander in die entsprechenden augenartigen Bohrungen der Traverse (8) in entsprechender Stellung eingepaßt;

e) nach dem Einpassen werden auch hier jeweils die Berührungsflächen durch eine in Flächenlängsrichtung angesetzte Elektronenstrahlschweißung in voller Größe und Tiefe miteinander verschmolzen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen