DE4338722C1 - Verfahren und Vorrichtung zum Füllen und Verschließen eines Kolben-Zylinderaggregates - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Füllen einer Gaskammer eines Kolben-Zylinderaggregates mit Druckgas und zum Verschließen dieser Gaskammer mit einem Ver­ schlußstück in Form eines Bodens.

Aus der EP 0 411 362 A1 ist ein Kolben-Zylinderaggregat bekannt, bei dem eine Öffnung in die Wandung des Zylinders eingebracht ist. Über diese Öffnung erfolgt die Befüllung des Kolben-Zy­ linderaggregates mit einem Druckgasmedium. Anschließend wird die Öffnung durch einen Verschweißvorgang verschlossen. Der Nachteil bei diesem Verfahren bzw. dem Aggregat ist darin zu sehen, daß nur eine relativ kleine Öffnung zur Verfügung steht. Entsprechend langsam kann das Verfahren ablaufen. Des weiteren liegt eine Wandstärkenreduzierung vor, die das Druckniveau innerhalb der Gaskammer bestimmt.

Des weiteren ist aus der DE-OS 24 55 901 eine Vorrichtung zum Verschließen einer Gaskammer bekannt, bei der über den endseitig offenen Zylinder des Kolben-Zylinderaggregates die Gasfüllung vorgenommen wird. Nachteilig bei dieser Art und Weise des Verschließens ist das Umbördeln das Zylinders an einem Verschlußstück. Wenn man sich vorstellt, daß das Kol­ ben-Zylinderaggregat als ein Federbein ausgeführt ist, das beispielsweise über einen Lenkhebel am Zylinder Drehmomente übertragen muß, so erscheint die Umbördelung als ungeeignet, da diese keine Drehmomente übertragen kann. Zusätzlich ist der unverhältnismäßig dicke Boden zu bemängeln, der bei einem Schwingungsdämpfer die ungefederte Masse negativ beeinflussen würde.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Füllverfahren und eine dafür geeignete Vorrichtung für ein Kolben-Zylinderaggregat zu realisieren, um eine schnelle Füllung mit einem äußerst zuver­ lässigen Verschluß des Kolben-Zylinderaggregates zu gewährleisten. Ferner soll eine Drehmoment­ übertragung zwischen dem Zylinder und dem Boden des gefüllten Kolben- Zylinderaggregates möglich sein.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merkmale der Patentansprüche 1 und 3 gelöst.

Das Verfahren gemäß Patentanspruch 1 verbindet die beiden Vorteile, daß über den groben Querschnitt aus dem offenen Zylinder die Gasfüllung vorgenommen werden kann und daß ein separater Boden für das Kolben-Zylinderag­ gregat verwendet werden kann. Durch den Schweißvorgang kann auch ein Drehmoment zwischen dem Zylinder und einer am Boden angreifenden Gegenkraft übertragen werden.

Als besonders vorteilhaft hat es sich herausgestellt, daß der Schweißvorgang durch ein Widerstandsschweißen, insbesonders Kondensator-Entladungsschweißen erfolgt. Dieses spezielle Verfahren zeichnet sich durch eine hohe Prozeßgeschwindigkeit, aber auch Prozeßsicherheit aus. Die Schweißnaht benötigt keine Nachbearbeitung und ist durch ihre geringe Wärmeausdehnung sehr verzugsarm.

Vorteilhafterweise kommt für das erfindungsgemäße Verfahren eine Vorrichtung gemäß Patentanspruch 3 zum Einsatz.

Die Vorrichtung übernimmt vorteilhafterweise zwei Aufgaben, indem sie einerseits das bis auf die Gasfüllung komplette Kolben- Zylin­ deraggregat aufnimmt und befüllt und andererseits das Aggregat im befüllten Zustand verschweißt.

Gemäß einem weiteren vorteilhaften Unteranspruch kann das Aufsetzstück axial zum Kolben-Zylinderaggregat verschoben werden. Durch die Axialbewegung des Aufsetzstückes erleichtert sich die Abdichtung der Füllkammer gegenüber dem Kolben-Zy­ linderaggregat, da einfache Runddichtungen eingesetzt werden können.

Es hat sich als besonders vorteilhaft herausgestellt, daß das Bodenzuführteil von einer Schweißelektrode gebildet wird. Diese Doppelfunktion eines Bauteils der Vorrichtung erleich­ tert wesentlich den Gesamtaufbau der Vorrichtung.

In konsequenter Weiterführung weist die Schweißelektrode einen im wesentlichen gleichen Außendurchmesser auf wie das Kol­ ben-Zylinderaggregat. Wenn man sich vorstellt, daß nur das oberste Ende des Kolben-Zylinderaggregates in das Aufsetzstück hinein ragt und während des Prüfvorganges die Schweißelektrode dem Kolben-Zylinderaggregat entgegengeführt wird, so kann durch die Gleichheit der Außendurchmesser vom Kolben-Zylin­ deraggregat und dem Außendurchmesser der Schweißelektrode das Aufsetzstück weg vom Kolben-Zylinderaggregat hin zur Schweiß­ elektrode bewegt werden, wodurch der Verschiebeweg besonders kurz gehalten werben kann.

In einer Alternativausführung ist die Schweißelektrode kon­ zentrisch zum Bodenzuführteil angeordnet. Die Zweiteilung zwischen Bodenzuführteil und Schweißelektrode ermöglicht es, daß der Boden im Bodenzuführteil über Reib- oder Klemmkräfte eingesetzt und während des Prüfvorganges gehalten wird. Es besteht aber auch die Möglichkeit ,das Bodenzuführteil als einen Permanent- oder Schaltmagneten auszuführen, der den Boden trägt. In der Ausführung, bei der die Schweißelektrode gleichzeitig auch das Bodenzuführteil darstellt, sind zwei getrennte Stromkreise mit der Schweißelektrode verbunden, die den Boden über einen sehr kleinen Magnetstrom halten und über einen größeren Schweißstrom den Boden innerhalb des Kolben-Zylinder­ aggregates einschweißen.

Das Kolben-Zylinderaggregat, gefertigt nach dem erfindungs­ gemäßen Verfahren, umfaßt ein Zylinderrohr, das an einem Ende verschlossen und über das andere offene Ende gefüllt wird, wobei nach dem Füllvorgang das Zylinderrohr eine Gaskammer bildet, die von einem Boden verschlossen wird, wobei zwischen dem Boden und dem Zylinderrohr eine Dichtung angeordnet ist, die die Gaskammer gegenüber der Atmosphäre abdichtet, bevor der Verschweißvorgang ausgeführt ist. Die Dichtheit des Kolben- Zylinderaggregates nach dem Verschweißen wird durch die Schweißnaht selbst gewährleistet. Die Dichtung wird-nur für den Verschließvorgang selbst benötigt, so daß kein Druckgas aus dem Kolben-Zylinderaggregat entweichen kann.

Anhand der folgenden Figurenbeschreibung soll die Erfindung mit ihren Vorteilen erläutert werden. Es zeigt:

Fig. 1 Vorrichtung im Füllbetrieb

Fig. 2 Vorrichtung im Schweißbetrieb.

Die Fig. 1 zeigt ein Kolben-Zylinderaggregat 1 innerhalb einer Vorrichtung 3. Das Kolben-Zylinderaggregat 1 besteht unter anderem aus einem Zylinderrohr 5, das endseitig von einer Kolbenstangenführung 7 und einer Dichtungseinheit 9 ver­ schlossen wird. Innerhalb des Kolben-Zylinderaggregates ist eine Kolbenstange 11 axial beweglich angeordnet, die einen Kolben trägt. Ein Trennelement 13 begrenzt endseitig einen Arbeitsraum 15, der mit Dämpfmedium gefüllt ist. Auf der dem Arbeitsraum 15 abgewandten Seite des Trennelementes 13 ist eine Gaskammer 16 vorgesehen, die sich bis zum offenen Ende des Zylinderrohres 5 erstreckt. Das gesamte Kolben-Zylinder­ aggregat, das in diesem Ausführungsbeispiel einem Einrohr­ dämpfer entspricht, stützt sich auf einem Arbeitstisch 17 ab.

Das offene Ende des Zylinderrohres 5 ragt in ein Aufsetz­ stück 19, das über Dichtungen 21 mit dem Zylinderrohr gasdicht verbunden ist. Das Aufsetzstück 19 weist einen Druckan­ schluß 23 auf, der mit einer nicht dargestellten Druckgas­ quelle verbunden ist. Innerhalb des Aufsetzstückes 19 läßt sich ein Bodenzuführteil 25 axial bewegen. Das Bodenzuführteil ist über Dichtungen 27 wiederum gasdicht mit dem Aufsetz­ stück 19 verbunden. Innerhalb des Bodenzuführteiles ist ein Verschlußstück 29 angeordnet. Das Verschlußstück 29 stellt den Boden für das Kolben-Zylinderaggregat 1 dar. Der Boden 29 wird innerhalb des Bodenzuführteiles 25 gehalten, so daß er sich exakt positionieren läßt. Die Haltekräfte können durch eine Passung zwischen dem Bodenzuführteil und dem Boden selbst er­ reicht werden, möglich ist - auch eine Unterdruckanschlußver­ bindung, die den Boden hält, aber auch ein Magnet, wobei sich als vorteilhaft herausgestellt hat, insbesondere wegen der nicht auszuschließenden Verschmutzung, daß es sich bei dem Magneten um einen willkürlich schaltbaren Magneten handelt.

Während des Füllvorganges hält das Bodenzuführteil 25 den Bo­ den beabstandet von dem offenen Ende des Zylinderrohres 5. Über den Druckanschluß 23 wird die Gaskammer 16 gefüllt. Ist der Füllvorgang beendet, wird über das Bodenzuführteil 25 der Boden 29 auf die Stirnfläche 31 des Zylinderrohres 5 gegen den Druck innerhalb der Gaskammer 16 geführt und gehalten. Bei diesem Vorgang bewegt sich das Bodenzuführteil 25 axial in Richtung des Kolben-Zylinderaggregates 1. Sobald der Boden 29 auf der Stirnfläche 31 zur Anlage kommt, wird die Gaskammer 16 durch eine Dichtung 33 zwischen dem Boden und dem Zylinder­ rohr 5 hermetisch dicht abgeschlossen. Dieser Betriebszustand ist aus der Fig. 2 zu entnehmen. Im weiteren Verfahrensablauf wird das Aufsetzstück 19 axial von dem Kolben-Zylinderaggre­ gat 1 wegbewegt. Dadurch, daß das Kolben-Zylinderaggregat 1 denselben Außendurchmesser wie das Bodenzuführteil 25 besitzt, ergeben sich keinerlei Probleme für die konstruktive Gestal­ tung des Dichtungsbereiches für die Dichtungen 21 und 27. Nachdem sich das Aufsetzstück 19 axial verschoben hat, ist das Ende des Kolben-Zylinderaggregates 1 mit dem Boden 29 für eine Schweißvorrichtung frei zugänglich. Die Schweißvorrichtung besteht unter anderem aus einer Schweißelektrode 35, die identisch sein kann mit dem Bodenzuführteil 25. In diesem Fall ist das Bodenzuführteil gleichzeitig Bestandteil zweier Stromkreise, wobei ein Stromkreis die magnetische Halterkraft für den Boden erzeugt und der zweite den Schweißstrom liefert. In einem weiteren Verfahrensschritt wird mindestens ein Masse­ anschluß 37 an das bodenseitige Ende des Kolben-Zylinderag­ gregates 1 geführt, wodurch ein Stromkreislauf geschaffen wird, indem das Kolben-Zylinderaggregat 1 zwischengeschaltet ist. Die Schweißelektrode 35 und der Masseanschluß 37 sind Bestandteil einer Kondensator-Entladungsschweißmaschine. Diese Art des Verschweißens bietet den Vorteil, daß sich prak­ tisch kein Verzug am Koben-Zylinderaggregat 1 einstellt, wenn über die Stirnfläche 31 zum Boden 29 eine gasdichte Ver­ schweißung vorgenommen wird. Ein weiterer grober Vorteil ist darin zu sehen, daß der Gasdruck innerhalb der Gaskammer 15 die Qualität der Schweißverbindung beim Kondensator-Entladungsschweißen nicht beeinflussen kann, da einerseits nur eine ganz dünne Randzone der Kontaktflächen am Boden bzw. der Stirnfläche 31 erwärmt wird und unter dem Druck des Bodenzuführteils in Verbindung mit der Wärme eine dauer­ hafte Verbindung erfolgt und andererseits der Dichtring die Schweißstelle gegenüber dem Gasdruck schützt. Die Verbindung im Boden/Stirnflächenbereich benötigt keinerlei Nachbearbei­ tung und ist voll lackierfähig. Nach dem Zurückfahren des Masseanschlusses 37 kann das Kolben-Zylinderaggregat 1 aus der Vorrichtung entnommen werden. Anschließend bewegt sich das Aufsetzstück 19 wieder in seine Ausgangslage zum Befüllen ei­ nes nächsten Kolben-Zylinderaggregates 1. Die Axialbewegungen des Aufsetzstückes 19 begründen sich darauf, daß die Dich­ tung 21 keiner Temperaturerhöhung ausgesetzt werden soll, wenn der Schweißvorgang zwischen dem Bo­ den 29 und dem Zylinderrohr 5 erfolgt.

Dieses Verfahren beschränkt sich nicht nur auf Einrohrdämpfer, sondern kann vielfältig auch für andere Zwecke eingesetzt werden. Der grundlegende Vorteil ist darin zusehen, daß das Kolben-Zylinderaggregat komplett fertigmontiert werden kann, so daß abschließend nur noch die Befüllung erfolgen muß.

Claims (8)

1. Verfahren zum Füllen einer Gaskammer (16) eines Kolben- Zylinderaggregates (1) mit Druckgas und zum anschließenden Verschließen dieser Gaskammer (16) mit einem Verschlußstück in Form eines Bodens (29), wozu das Kolben-Zylinderaggregat (1) in eine Vorrichtung (3) eingebracht wird, die mit einer Druckgasquelle verbindbar ist, aus der die Gaskammer (16) zunächst befüllt und dann der Boden (29) durch die Vorrich­ tung (3) in das offene Ende des Kolben-Zylinderaggre­ gates (1) eingeführt wird, und anschließend das unter Druck stehende, durch den Boden (29) abgeschlossene Kol­ ben-Zylinderaggregat (1) durch einen Schweißvorgang ver­ schlossen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schweißvorgang durch Kondensator-Entladungsschweißen erfolgt.

3. Vorrichtung für das Verfahren nach Anspruch 1, umfassend ein Aufsetzstück (19), das eine Füllkammer mit einem Druckanschluß (23) aufweist, der eine Verbindung zu der Druckgasquelle bildet, und ein Bodenzuführteil (25), das den Boden (29) während der Montage aufnimmt, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Aufsetzstück (19) relativ zum Kolben- Zylinderaggregat (1) beweglich ist, so daß in einer Be­ triebsstellung des Aufsetzstückes (19) das Ende des Kol­ ben-Zylinderaggregates (1) mit dem Boden (29) zugänglich ist und an das freie Ende des Kolben-Zylinderaggre­ gates (1) eine Schweißvorrichtung bringbar ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufsetzstück (19) axial zum Kolben-Zylinderaggre­ gat (1) verschoben werden kann.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Bodenzuführteil (25) von einer Schweißelektrode (35) gebildet wird.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schweißelektrode (35) einen im wesentlichen gleichen Außendurchmesser aufweist wie das Kolben-Zylinderaggregat (1).

7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Bodenzuführteil (25) konzentrisch zur Schweißelek­ trode (35) angeordnet ist.

8. Kolben-Zylinderaggregat, gefertigt nach dem Verfahren gemäß Anspruch 1, umfassend ein Zylinderrohr (5), das an einem Ende verschlossen ist und das über das andere offene Ende gefüllt wird, wobei nach dem Füllvorgang das Zylinder­ rohr (5) eine Gaskammer (15) bildet, die von einem Bo­ den (29) verschlossen wird, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Boden (29) und dem Zylinderrohr (5) eine Dichtung (33) angeordnet ist, die die Gaskammer (16) ge­ genüber der Atmosphäre abdichtet, bevor der Verschweiß­ vorgang ausgeführt ist.