DE2502777C2

DE2502777C2 - Verfahren zum Herstellen einer Kolbenanordnung für einen Stoßdämpfer

Info

Publication number: DE2502777C2
Application number: DE19752502777
Authority: DE
Inventors: Robert Donald Monroe Mich. Butler
Original assignee: Monroe Auto Equipment Co
Current assignee: Tenneco Automotive Inc
Priority date: 1974-02-22
Filing date: 1975-01-24
Publication date: 1982-05-19
Also published as: GB1466537A; CA1069139A; AU7568674A; BR7501048A; DE2502777A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Kolbenanordnung für einen Stoßdämpfer gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches. Ein derartiges Verfahren ist in der US-PS 31 87 847 beschrieben. Bei ihm wird zunächst eine Kolbenstange hergestellt, welche am mit dem Kolben zu verbindenden Ende mit einem radial vorspringenden Ringbund versehen ist. Der Kolben ist an seiner das KolDcnstangenende aufnehmenden Bohrung mit einer zum Ringbund der Kolbenstange komplementären Ausnehmung versehen. Zum Aufsetzen des Kolbens auf das Kolbcnstangenende wird der Kolben erwärmt, so daß die die Kolbenstange aufnehmende Bohrung auch über den Ringbund der letzteren hinwegbewegt werden kann. Beim Wiedererkalten des Kolbens legt sich dann die ringförmige Ausnehmung des letzteren formschlüssig an den Ringbund der Kolbenstange an, wodurch der Kolben in axialer Richtung unverrückbar auf der Kolbenstangc angeordnet ist.

Bei diesem bekannten Herstellungsverfahren kann der beim freien Ende der Kolbenstange vorgesehene Ringbund in radialer Richtung nur verhältnismäßig kleine Abmessung haben und damit auch nur viel kleinere Kräfte in axialer Richtung aufnehmen, als die mit der Stirnseite des Kolbens zusammenarbeitende Schulter der Kolbenstange. Damit ist der Ringbund besonderer Beanspruchung ausgesetzt und kann biechen oder verschleißen. Außerdem muß im Hinblick auf die in der Serienfertigung auftretenden Fertigungstoleranzen mit größeren, nicht vorher angebbaren inneren Spannungen an der Verbindungsstelle zwischen Kolben und Kolbenstange gerechnet werden, was sich ebenfalls nachteilig auf die Lebensdauer der Kolbenanordnung auswirkt.

In der DE AS 10 37 209 ist ferner eine Kolbenanordnung für einen Stoßdämpfer gezeigt, bei welcher ein sich zum freien Ende hin verbreiternder kegelstumpfförmiger Lnilabschnitt der Kolbenstange in einer komplement kegelstumpfformigen Ausnehmung des Kolbens einsitzt und so dem Kolben in der einen Richtung auf dem Kolbenstangenendabschnitt positioniert, während als Anschlag in der anderen Richtung genachse erfolgt über die mittige Aufnahmebohrung des Kolbens und einen zylindrischen Teil des Kolbenstangenendabschnittes. Der kegelstumpfförmige äußerste Abschnitt der Kolbenstange kann zur Zentrierung des wieder eine radiale Schulter der Kolbenstange dient. Die Zentrierung des Kolbens bezüglich der Kolbenstan-Kolbens deshalb nicht beitragen, weil er an einer Ventilabstützscheibe des Kolbens angreift, die ihrerseits die freie Kolbenstirnfläche überdeckt, mit dem Kolben to aber nicht starr in vorgegebener radialer Lage verbunden ist.

It: der US-PS 37 24 615 ist ferner ein Verfahren zur Herstellung einer Kolbenanordnung für einen Stoßdämpfer beschrieben, bei welchem der Kolben an das r> Ende der Kolbenstange angeschweißt wird. Dieses Verfahren hat zum einen den Nachteil, daß man in der Auswahl des Materials für den Kolben beschränkt ist, außerdem ist es in der Praxis schwierig, die erforderliche genaue koaxiale Ln.ge von Kolbenstange und Kolben zu gewährleisten.

In der US-PS 37 57 910 ist ferner eine Kolbenstangenanordnung für einen Stoßdämpfer beschrieben, bei welcher der Kolben auf einen Endabschnitt der Kolbenstange aufgeschraubt ist. Dies ist sowohl im Hinblick auf die Übertragung von Kräften als auch auf eine dauernde feste Verbindung zwischen Kolbenstange und Kolben unter harten Einsatzbedingnngen nachteilig-

Durch die vorliegende Erfindung soll ein Verfahren

i(i gcmä.3 dem Oberbegriff des Patentanspruchs so weitergebildet werden, daß man in der fertigen Kolbcnstangenanordnung eine robuste und in beiden axialen Richtungen gleichermaßen gut belastbare Verbindung erhalt, wobei zugleich eine einwandfreie

r> koaxiale Ausrichtung von Kolben und Kolbenstange gewährleistet ist.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelost durch ein Verfahren gemäß dem Palentanspruch.

In der US-PS 36 53 243 ist zwar ein Verfahren zum Ό maschinellen Herstellen von Rundkopfnieten beschrieben, bei welchem die Bewegung des Nietwerkzeuges rosettenförmig erfolgt. Bei diesem bekannten Verfahren ist aber uuf eine Zentrierung nicht abgehoben. Die Lage der beiden durch Nieten zu verbindenden Teile ist um fs das Spiel des zylindrischen Abschnittes des Nietes in der zugeordneten zylindrischen Bohrung des einen Werkstückes unbestimmt.

Bei dem erfiiidungsgemäßcn Verfahren erhält man dagegen eine hervorragende Zentrierung des Kolbens ϊ« auf die Achse der Kolbenstange, da bei der angegebenen Führung des Werkzeuges das Material des nietbaren Kolbenstangencndabschnittes sehr gut rotationssymmetrisch verdrängt wird und in Winkelrichtung ganz gleichförmig in zunehmender Menge und mit ■'·"■ zunehmender Klcmmkraft in die kegclstumpfförmige Ausnehmung des Kolbens hinein verdrängt wird.

Bei einer nach dem crfindungsgemaiten Verfahren hergestellten Kolbenanordnung ist der Kolben gegen ein Abziehen über zusammenarbeitende große kegel^h0 stumpfförmige Anschlagflächen gesichert. Infolgedessen wird das Material bei der Verbindungsstelle zwischen Kolbenstange und Kolben — sowohl das tier Kolbenstangc als auch das des Kolbens — besonders gut gegen große Belastung geschützt. Hierzu trägt auch bei, ^ daß das Material der Kolbenstange infolge der kegelstumpfförmigen Form tier einander gegenüberliegenden Anschkigflächen nicht nur auf /ng (axial), sondern auch auf Druck (radial) beansprucht wird, wenn man

versucht, den Kolben von der Kolbenstange abzuziehen.

Eine sehr gute Festigkeit der Verbindung zwischen Kolbenstange und Kolben ist auch deshalb sichergestellt, weil das Materialgefüge im Endabschnitt der Kolbenstange aufgrund der Führung de; Nietwerkzeuges längs einer zykloidenförmigen sich überlappenden Bahn nicht nachteilig verändert wird. Das Verdrängen des Materials erfolgt sehr schonend, da das Nietwerkzeug nacheinander Bereiche der Stirnfläche der Kolbenstange bearbeitet, die nicht benachbart sind. Damit wird erreicht, daß die aufeinanderfolgend bearbeiteten Abschnitte der Kolbenstangenstirnfläche in Winkelrichtung voneinander entfernt sind; zudem kann man das Bewegen des Nietwerkzeuges auf einer zykloidenförmigen Bahn technisch einfach durchführen.

Nachstehend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigt

F i g. 1 einen axialen Schnitt durch einen Stoßdämpfer;

Fig. 2 eine aiiseinandergezogene perspektivische Ansicht der Einzelleile des Kolbens und des Endes der Kolbenslange des in F i g. 1 gezeigten Stoßdämpfers;

Fig. 3 einen axialen Schnitt durch den Kolben und das Kolbenstangenende des in Fig. 1 gezeigten Stoßdämpfers; und

F i g. 4 einen schematischen axialen Schnitt durch den Kolben und das Ende der Kolbenstange zusammen mit einem Nietwerkzeug.

In Fig. 1 ist ein Stoßdämpfer insgesamt mit 10 bezeichnet. Er weist einen Druckzylinder 16 auf, durch welchen eine Flüssigkeiiskammer 18 begrenzt ist. Im Druckzylinder 16 läuft ein Kolben 20, der fest mit einer Kolbenstange 22 verbunden ist. Ein äußerer Vorratszylindcr 26 des Stoßdämpfers 10 begrenzt eine Vorratskammer 28 für das flüssige Arbeitsmedium des Stoßdämpfers.

Wie insbesondere aus den Fi g. 2 und 3 ersichtlich ist, hat die Kolbenstange 22 einen Endabschnitt 100, der vor Anbringen des Kolbens 20 zylindrische Form hat, wie in F i g. 2 gezeigt. Durch den Endabschnitt 100 der Kolbenstange ist eine radiale Schulter 102 vorgegeben, welche mit einer radialen Anschlagfläche 104 zusammenarbeitet, die auf der kolbenstangenseitigen Stirnfläche eines Kolbenkörpers 50 des Kolbens 20 angeordnet ist.

Wie aus den F i g. 2 und 3 ersichtlich ist, weist der Kolben 20 im Kolbenkörper 50 untergebracht auf eine Ventilplatte 66, eine Ventilscheibe 76, eine ringförmige Ventilfeder 80, welche die Ventilscheibe 76 überdeckt, sowie eine Ventilplatte 84. Die letztere ist durch eine Schraubendruckfeder 88 vorgespannt, die von einem Federgehäuse 90 her abgestützt ist, welche seinerseits fest mit dem Kolbenkörper 50 verbunden is».

Wie insbesondere aus F i g. 3 ersichtlich ^;st, hat der Kolbenkörper 50 eine mittige Öffnung 58, in welche der Endabschnitt 100 der Kolbenstange 22 einführbar ist. Die Öffnung 58 geht am in der Zeichnung unten liegenden Ende in eine kegelstiimpfförmige Ausnehmung 106 über. In der letzteren sitzt bei zusammengebauter Kolbenarordnung ein kegelsuimpfförmiger Abschnitt 108 des Endabschnittes 100 der Kolbenstange formschlüssig ein. Ein die Stirnfläche des Kolbenstaiv genendes bildender äußerster Endabschnitt 110 des Endabschnittes 100 hat kartenförmige Gestalt.

Der napfförmige Kolbenkörper 50 ist aus Sintermaterial hoher Dichte hergestellt. Der Endabschnitt K)O tier Kolbenstange 22 besteht aus nietbarem Material.

Nachstehend wird nun unter besonderer Bezugnahme auf F i g. 4 die Herstellung der mechanisch in beiden Richtungen gut belastbaren und eine sehr genaue Koaxialität zwischen der Kolbenstange 22 und dem Kolben 20 gewährleistenden Verbindung näher beschrieben.

Wie schon oben dargelegt, hat der Endabschnitt 100 der Kolbenstange 22 zunächst zylindrische Gestalt und wird unter Verwendung eines Nietwerkzeuges Tin die

ίο in Fig. 3 wiedergegebene Form gebracht. Hierzu werden die Kolbenstange 22 und der Kolbenkörper 50 in eine nicht näher wiedergegebene Spannvorrichtung eingespannt, und durch die die verschiedenen Spannvorrichtungen eingespannt, und durch die die verschiedenen Ventilteile aufnehmenden Kammer des Kolbenkörpers 50 wird von oben das Nietwerkzeug T eingeführt und gegen den in die Kammer des Kolbenkörpers 50 hineinragenden Teil des Endabschnittes 100 bewegt. Dieses Bewegen des Nietwerkzeuges T

2ü erfolgt längs einer im wesentlichen zykloidenförmigen Bahn nach einem sich überlappenden Rosetienmuster, wie in Fig.4 durch die gestrichelt eingezeichnete Bahnkurve der Achse des Nietwerkzeuges 7~angedeutet ist.

Bei seiner Bewegung übt das Nietwerkzeug Tauf den Endabschnitt 100 der Kolbenstange 22 eine solche Kraft aus, daß das nietbare Material der Kolbenstange 22 bleibend verformt wird, jedoch nicht bis zum Erreichen seiner Bruchfestigkeit beansprucht wird. Das Materia!

ju des Endabschnittes 100 der Kolbenstange 22 wird dabei infolge der zykloidenförmigen Bewegung des Nietwerkzeuges T progressiv verformt, bis es die in F i g. 3 gezeigte Form erreicht. Diese Verformung erfolgt ohne Wärmeentwicklung und ohne Änderung der molekula-

i·-, ren Struktur des nietbaren Materiales und ohne Zerstörung eines etwa vorgesehenen Schutzüberzuges, der vorher auf der Kolbenstange 22 angebracht worden ist.

Durch die bei einem axialen Niethub vom Nietwerkzeug 7~auf den Endabschnitt 100 ausgeübte Kraft wird jeweils nur eine sehr kleine Materialinenge bei jeder Umlaufbahn des Nietwerkzeugcs Γ verdrängt, so daß ein glatter Materialfluß vor dem umlaufenden Nietwerkzeug während seines Abwärlshubes erzeugt wird.

Die Wirkung des Nietwerkzeugcs 7"ist somit dreidimensional, nämlich

a) radial auswärts,

b) radial einwärts und

c) tangential überlappend,

ίο wobei nur ein kleiner Abschnitt des Nietwerkzeugcs T tatsächlich das Ende der Kolbenstange 22 berührt. Damit erfolgt der Maierialfluß bei der plastischen Verformung des Endabschnittes 100 ohne die übliche molekulare Zerstörung und Rißbildung des Materiales,

■>j wie sie bei einer Warm- oder Kaltstauchverformung beobachtet werden. Letztere führen nämlich zu starken Verzerrungen des molekularen Gefüges und zu einem Zusammendrücken der Metallfasern.

Es findet keine Drehbewegung zwischen dem

W) Nietwerkzeug Γ und dem Endabschmt! 100 der Kolbenstange 22 statt, vielmehr übt das Werk/ei'g Γ eine sanfte, jedoch feste Kraft auf das Material des F.ncl.ibsciiniites 100 aus. Durch die tien.uie Steuerung des durch das Nietwerkzeug rauf den Endabschnitt 100

j. ausgeübten Druckes wird auch eine praktisch geräuschlose Herstellung der Verbindung /wischen Kolbenstange 22 und Kolbenkörper 30 möglich. .Inders als beim normalen Nieten oder Stauchen.

In der Praxis macht das Nietwerkzeug T während seiner zykloidenförmigen Bewegung etwa elf Umlaufe, wobei sich dieselben insgesamt überlappen, so daß eine vollständige Flächenüberdeckung erreicht wird. Hierdurch wird eine kräftige gleichmäßige Faserstruktur des Materiales im verformten kcgelstumpfförmigen Abschnitt 108 des Endabschnittes 100 sichergestellt, die Zugbelastbarkeit der Kolbenstange 22 wird nicht geschmälert.

Durch die oben beschriebene Führung des Nictwerkzeugcs 7" erhält man automatisch auch eine präzise Selbstzentrierung zwischen der Kolbenstange 22 und dem Kolbenkörper 50, wenn die beiden Teile miteinander verbunden werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zum Herstellen einer Kolbenanordnung für einen Stoßdämpfer, welche aus einem Kolben und einer den letzteren in axialer Richtung festgelegt tragenden Kolbenstange besteht, die hierzu mit einer am hinteren Kolbenende anliegenden Schulter und einer in eine komplementäre Ausnehmung des Kolbens eingreifenden rotationssymmetrischen Auskragung versehen ist, d a durch gekennzeichnet, daß im Kolben eine kegelstumpfförmige Ausnehmung hergestellt wird, die sich zum freien Kolbenende hin erweitert, daß aus nietbarem Material eine Kolbenstange mit einem in die Ausnehmung einführbaren Endabschnitt hergestellt wird und daß nach dem Aufsetzen des Kolbens auf diesen Endabschnitt Material des Endabschnittes durch Bewegen eines Nietv,'erkzeugss längs einer im wesentlichen zykloidenförmigen sich überlappenden Bahn formschlüssig in die kegelstumpfförmige Ausnehmung des Kolben verdrängt wird.