DE19513727B4

DE19513727B4 - Kolben

Info

Publication number: DE19513727B4
Application number: DE19513727A
Authority: DE
Inventors: Juergen Dipl.-Ing. Emig
Original assignee: Carl Freudenberg KG
Current assignee: Carl Freudenberg KG
Priority date: 1995-04-11
Filing date: 1995-04-11
Publication date: 2005-06-30
Anticipated expiration: 2015-04-12
Also published as: ES2137067A1; BE1010999A5; US5794517A; DE19513727A1; ES2137067B1

Abstract

Verfahren zur Herstellung eines parallel zu seiner Achse in einem zylinderförmigen Gehäuse hin- und herbewegbaren Kolbens, mit einem Trägerteil (2) aus einem Hartwerkstoff, und einem das Trägerteil (2) außenseitig zumindest teilweise umschließenden Führungsring (3) aus einem polymeren Werkstoff, wobei das Trägerteil (2) zumindest eine radial in Richtung des Führungsrings (3) offene, umfangseitig umlaufende Nut (4) aufweist, in welche ein radial in Richtung des Trägerteils (2) vorstehender Vorsprung (5) des Führungsrings (3) unter Bildung einer formschlüssigen Verbindung von Trägerteil (2) und Führungsring (3) eingreift, dadurch gekennzeichnet, daß der Führungsring (3) auf das Trägerteil (2) aufgeschoben wird, und daß der aufgeschobene Führungsring (3) ausschließlich radial gleichmäßig vollumfänglich bis über den fließfähigen Zustand des Führungsringmaterials hinaus derart verpreßt wird, daß der durch das Verpressen gebildete Vorsprung (5) des Führungsrings (3) im wesentlichen die Nut (4) des Trägerteils (2) vollständig ausfüllt, und durch die Materialverdrängung beim radialen Verpressen der Führungsrings (3) sich in axialer...

Description

Die Erfindung befaßt sich mit einem Verfahren zur Herstellung eines Kolbens gemäß Oberbegriff von Anspruch 1.
Der nach dem Verfahren hergestellte Kolben, der parallel zu seiner Achse in einem zylinderförmigen Gehäuse hin- und herbewegbar ist, umfasst ein Trägerteil aus einem Hartwerkstoff und einen das Trägerteil außenseitig zumindest teilweise umschließenden Führungsring aus einem polymeren Werkstoff, wobei das Trägerteil und der Führungsring formschlüssig miteinander verbunden sind.
Ein solcher Kolben ist aus der US 3,212,411 bekannt. Der Kolben gelangt in einem Stoßdämpfer zu Anwendung, wobei der Führungsring bevorzugt aus PTFE besteht. Der Kolben ist im Bereich seiner einen Stirnseite mit im wesentlichen V-förmigen Nuten versehen, die mit der Innenumfangsfläche des Führungsrings in Eingriff bringbar sind.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Verfahren zur Herstellung eines Kolbens der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, daß das Trägerteil und der Führungsring einfach und haltbar miteinander verbunden sind und während der Montage von Trägerteil und Führungsring in axialer Richtung beiderseits des Kolbens Dichtlippen entstehen, die mit Kontaktflächen des Gehäuses dichtend in Eingriff bringbar sind.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst Auf vorteilhafte Ausgestaltungen nehmen die Unteransprüche Bezug.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist es vorgesehen, daß das Trägerteil zumindest eine radial in Richtung des Führungsrings offene, umfangsseitig umlaufende Nut aufweist, die mit zumindest einem radial in Richtung des Trägerteils vorstehenden, montagebedingten Vorsprung des Führungsrings in Eingriff ist, daß der Führungsring axial beiderseits eine montagebedingte einstückig angeformte und sich in axialer Richtung erstreckende Dichtlippe aufweist und daß die Dichtlippen die Berührungsfläche des Trägerteils in axialer Richtung überragen. Hierbei ist von Vorteil, daß die Herstellung eines derartigen Kolbens in fertigungstechnischer und wirtschaftlicher Hinsicht günstig durchzuführen ist und daß das Trägerteil und der Führungsring außerordentlich haltbar miteinander verbunden sind.
Der Rohling des Führungsrings wird zunächst außenseitig über das Trägerteil geschoben, relativ zum Trägerteil positioniert und anschließend in radialer Richtung verpreßt, wobei der Führungsring unter im wesentlichen vollständiger Ausfüllung der Nuten mit den Vorsprüngen in radialer Richtung so lange gestaucht wird, bis sich in axialer Richtung beiderseits durch verdrängten Werkstoff des Führungsrings Dichtlippen bilden die die Berührungsfläche des Trägerteils in axialer Richtung überragen. Bei einem derartigen Verfahren zur Herstellung des Kolbens bedarf es keiner aufwendigen Bearbeitung der einander berührenden Oberflächen von Trägerteil und Führungsring. Während der Verpressung des Führungsrings in radialer Richtung fließt der Werkstoff in die Nuten des Trägerteils, bis diese vollständig ausgefüllt sind und breitet sich in axialer Richtung aus. Dadurch werden die in axialer Richtung beiderseits vorstehenden Dichtlippen gebildet.
Hinsichtlich einer guten, formschlüssigen Verkrallung von Trägerteil und Führungsring ist es vorgesehen, daß das Trägerteil zumindest zwei einander mit axialem Abstand benachbart zugeordneten Nuten aufweist, die im montierten Zustand mit einer entsprechenden Anzahl von Vorsprüngen des Führungsrings in Eingriff sind.
Das Trägerteil kann außenseitig einen einstückig an geformten, stufenförmig ausgebildeten Radialvorsprung aufweisen, mit einer axialen Ausdehnung, die höchstens so groß ist, wie die herstellungsbedingte axiale Ausdehnung des Führungsrings und kleiner als die größte axiale Ausdehnung des Trägerteils. Die Abmessungen des Radialvorsprungs sind derart ausgelegt, daß der Führungsring sicher auf dem Trägerteil befestigt werden kann. Durch den Radialvorsprung besteht die Möglichkeit, daß der gesamte Führungsring einschließlich der beiden Dichtlippen geringere Abmessungen in axialer Richtung aufweist, als der gesamte Kolben. Durch die relativ reduzierte axiale Länge des Führungsrings werden der Materialbedarf und dadurch die Kosten zur Herstellung begrenzt Außerdem wir die Reibung zwischen dem zylinderförmigen Gehäuse und dem hin- und herbeweglichen Kolben reduziert.
Der Radialvorsprung weist bevorzugt eine Ausdeh nung in radialer Richtung auf, die im wesentlichen der radialen Tiefe der Nuten entspricht, wobei die Nuten nur entlang des Radialvorsprungs angeordnet sind. Hierbei ist von Vorteil, daß das Trägerteil nicht entlang seiner gesamten axialen Erstreckung einen übereinstimmenden Außendurchmesser aufzuweisen braucht, wodurch sowohl das zur Herstellung verwendete Material als auch das Gewicht des fertigen Kolbens reduziert werden können. Durch die vergleichsweise geringe Masse ist die Trägheit des Kolbens bei Veränderungen seiner Beschleunigung deutlich reduziert, was im Hinblick auf eine verringerte mechanische Belastung aller Teile und eine verlängerte Gebrauchsdauer von hervorzuhebendem Vorteil ist.
Der Führungsring weist herstellungsbedingt eine größere radiale Dicke auf, einen größeren Außendurchmesser und eine geringere axiale Länge, als im montierten Zustand. Die Montage des Führungsrings auf dem Trägerteil erfolgt durch eine spanlose Uniformung des Führungsrings, der aus polymerem Werkstoff besteht Abfall der einer Wiederverwertung zugeführt werden müßte, entsteht daher nicht
Der Führungsring kann außenseitig mit einer reibungsverringernden Oberflächenbeschichtung verse hen sein. Bevorzugt gelangt jedoch ein Führungsring aus PTFE zur Anwendung. Bei einem Führungsring aus PTFE ist von Vorteil, daß die Reibung zwischen dem Gehäuse und dem Führungsring auf ein Minimum reduziert ist, daß der Führungsring nahezu keinem Verschleiß unterliegt und daher gleichbleibend gute Gebrauchseigenschaften während der gesamten Gebrauchsdauer aufweist Nach einem gewissen Anfangsverschleiß glasiert der PTFE-Führungsring auf der dem Gehäuse zugewandten Seite und die Oberfläche wird dadurch sehr widerstandsfest
Das Trägerteil kann als Trennkolben in einem Stoßdämpfer zur Anwendung gelangen und zumindest eine Drosselöffnung aufweisen, die sich parallel zur Achse erstreckt und axial beiderseits an den Trennkolben angrenzende Räume flüssigkeitsleitend verbindet. Gelangt der Kolben in einem Stoßdämpfer zur Anwendung, ist dessen einfacher Aufbau, die in wirtschaftlicher Hinsicht kostengünstige Herstellbarkeit und das geringe Gewicht von hervorzuhebendem Vorteil. Die Gebrauchseigenschaften und die Kosten zur Herstellung des Stoßdämpfers werden dadurch positiv beeinflußt.
Ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kolbens wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel eines Kolbens gezeigt, der in einem Stoßdämpfer zur Anwendung gelangt. Der Kolben besteht aus einem um die Achse 1 rotationssymmetrischen Trägerteil 2 aus metallischem Werkstoff, das von einem Führungsring 3 aus PTFE umschlossen ist. Das Trägerteil 2 weist zur Befestigung an einer hier nicht dargestellten Kolbenstange eine zentrale Durchbrechung 13 auf, wobei parallel zu dieser Durchbrechung 13 eine Drosselöffnung 12 vorgesehen ist, die das Trägerteil 2 exzentrisch und in axialer Richtung durchdringt.
Das Trägerteil 2 ist außenumfangsseitig mit einem einstückig angeformten, stufenförmig ausgebildeten Radialvorsprung 11 versehen, dessen axiale Ausdehnung in diesem Beispiel genau so groß ist, wie die herstellungsbedingt Ausdehnung des Führungsrings 3.
In diesem Ausführungsbeispiel sind vier einander mit axialem Abstand benachbarte Nuten 4.1,..., 4.4 vorgesehen, die eine radiale Tiefe haben, die der radialen Höhe des Radialvorsprungs 11 entspricht.
Zur Herstellung des Kolbens wird in einem ersten Verfahrensschritt der Rohling des Führungsrings 3 außenseitig über das Trägerteil 2 geschoben. Hinsichtlich einer einfachen Handhabung hat es sich als vorteilhaft bewährt, wenn der Rohling des Führungsrings 3 und der Außendurchmesser des Radialvorsprungs 11 einander im wesentlichen spielfrei berühren. Die Positionierung der beiden Teile relativ zueinander ist dadurch vereinfacht. Anschließend wird der Führungsring 3 in radialer Richtung entlang eines gesamten Umfangs gleichmäßig verpreßt. Dadurch, daß das Material des Führungsrings 3 dabei zu fließen beginnt, werden die Nuten 4.1,..., 4.4 des Trägerteils 2 vom Werkstoff des Führungsrings 3 vollständig ausgefüllt.
Während der Werkstoff des Führungsrings allmählich in die Nuten 4.1,..., 4.4 des Trägerteils fließt und diese ausfüllt, fließen Anteile des Materials durch die radiale Verpressung in axialer Richtung entlang des Radialvorsprungs 11 und bilden die Dichtlippen 6, 7 die die Achse 1 im wesentlichen konzentrisch umschließen. Der radiale Druck auf den Führungsring 3, dessen Werkstoff und die geometrischen Abmessungen der Nuten sind dabei derart bemessen, daß die Dichtlippen 6, 7 dann fertig sind, wenn die Nuten 4.1,..., 4.4 vollständig durch die Vorsprünge 5.1,..., 5.4 ausgefüllt sind.

Claims

Verfahren zur Herstellung eines parallel zu seiner Achse in einem zylinderförmigen Gehäuse hin- und herbewegbaren Kolbens, mit einem Trägerteil (2) aus einem Hartwerkstoff, und einem das Trägerteil (2) außenseitig zumindest teilweise umschließenden Führungsring (3) aus einem polymeren Werkstoff, wobei das Trägerteil (2) zumindest eine radial in Richtung des Führungsrings (3) offene, umfangseitig umlaufende Nut (4) aufweist, in welche ein radial in Richtung des Trägerteils (2) vorstehender Vorsprung (5) des Führungsrings (3) unter Bildung einer formschlüssigen Verbindung von Trägerteil (2) und Führungsring (3) eingreift, dadurch gekennzeichnet, daß der Führungsring (3) auf das Trägerteil (2) aufgeschoben wird, und daß der aufgeschobene Führungsring (3) ausschließlich radial gleichmäßig vollumfänglich bis über den fließfähigen Zustand des Führungsringmaterials hinaus derart verpreßt wird, daß der durch das Verpressen gebildete Vorsprung (5) des Führungsrings (3) im wesentlichen die Nut (4) des Trägerteils (2) vollständig ausfüllt, und durch die Materialverdrängung beim radialen Verpressen der Führungsrings (3) sich in axialer Richtung erstreckende und die Berührungsfläche (8) des Trägerteils (2) in axialer Richtung überragende Dichtlippen (6, 7) ausgeformt werden.
Kolben hergestellt nach dem Verfahren gemäß Anspruch 1, der parallel zu seiner Achse in einem zylinderförmigen Gehäuse hin- und herbewegbar ist, umfassend ein Trägerteil aus einem Hartwerkstoff und einen das Trägerteil außenseitig zumindest teilweise umschließenden Führungsring aus einem polymeren Werkstoff, wobei das Trägerteil und der Führungsring formschlüssig miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägerteil (2) zumindest eine radial in Richtung des Führungsrings (3) offene, umfangsseitig umlaufende Nut (4) aufweist, die mit einem radial in Richtung des Trägerteils (2) vorstehenden, montagebedingten Vorsprung (5) des Führungsrings (3) in Eingriff ist, daß der Führungsring (3) axial beiderseits jeweils eine montagebedingte, einstückig angeformte und sich in axialer Richtung erstreckende Dichtlippe (6, 7) aufweist und daß die Dichtlippen (6, 7) die Berührungsfläche (8) des Trägerteils (2) in axialer Richtung überragen.
Kolben nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägerteil (2) zumindest zwei einander mit axialem Abstand benachbart zugeordnete Nuten (4.1, 4.2,....) aufweist, die mit einer entsprechenden Anzahl von Vorsprüngen (5.1, 5.2,....) in Eingriff sind.
Kolben nach einem der Ansprüche 2 oder 3 dadurch gekennzeichnet, daß das Trägerteil (2) außenseitig einen einstückig angeformten, stufenförmig ausgebildeten Radialvorsprung (11) aufweist, mit einer axialen Ausdehnung, die höchstens so groß ist, wie die Ausdehnung des Führungsring (3) und kleiner, als die größte axiale Ausdehnung des Trägerteils (2).
Kolben nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Radialvorsprung (11) eine Ausdehnung in radialer Richtung aufweist, die im wesentlichen der radialen Tiefe der Nuten (4.1, 4.2,....) entspricht und daß die Nuten (4.1, 4.2,....) nur entlang des Radialvorsprungs (11) angeordnet sind.
Kolben nach einem der Ansprüche 2 bis 5 dadurch gekennzeichnet, daß der Führungsring (3) im Herstellungszustand eine größere radiale Dicke, einen größeren Außendurchmesser und eine geringere axiale Länge aufweist, als im montierten Zustand.
Kolben nach einem der Ansprüche 2 bis 6 dadurch gekennzeichnet, daß der Führungsring (3) außenseitig mit einer reibungsverringernden Oberflächenbeschichtung versehen ist.
Kolben nach einem der Ansprüche 2 bis 6 dadurch gekennzeichnet, daß der Führungsring (3) aus PTFE besteht.
Kolben nach einem der Ansprüche 2 bis 8 dadurch gekennzeichnet, daß das Trägerteil (2) als Trennkolben in einem Stoßdämpfer zur Anwendung gelangt und mindestens eine Drosselöffnung (12) aufweist, die sich parallel zur Achse (1) erstreckt und axial beiderseits an den Trennkolben angrenzende Räume flüssigkeitsleitend verbindet.