DE4416726C2

DE4416726C2 - Kolben-Zylinder-Einheit und Verfahren zur Herstellung einer Kolben-Zylinder-Einheit

Info

Publication number: DE4416726C2
Application number: DE4416726A
Authority: DE
Inventors: Peter Dipl Ing Tess
Original assignee: Festo SE and Co KG
Current assignee: Festo SE and Co KG
Priority date: 1993-05-15
Filing date: 1994-05-13
Publication date: 1999-01-28
Anticipated expiration: 2014-05-14
Also published as: DE4416726A1; DE9307412U1

Description

Die Erfindung betrifft eine Kolben-Zylinder-Einheit, mit ei nem Zylinder, der einen Zylindermantel und an beiden Stirn seiten des Zylindermantels jeweils einen Zylinderboden auf weist, und mit einem im Zylinder axial beweglich geführten Kolben, der eine aus dem Zylinder herausgeführte Kolbenstange aufweist, wobei der Zylindermantel und der kolbenseitige Zy linderboden einstückig miteinander ausgebildet sind.

Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung einer Kolben-Zylinder-Einheit, die einen Zylinder mit einem Zylindermantel und mit zwei an den beiden Stirnseiten des Zy lindermantels angeordneten Zylinderböden aufweist, und die einen in dem Zylinder axial beweglich geführten Kolben sowie eine mit dem Kolben verbundene, aus dem Zylinder herausge führte Kolbenstange aufweist, wobei der Zylindermantel und ein Zylinderboden einstückig durch spanlose Um formung eines Ausgangsteils hergestellt ist, wobei die Wand stärke des Ausgangsteils für den späteren Arbeitsdruck dimen sioniert ist, und dessen Innenoberfläche die für die Abdich tung zum Kolben hin erforderliche Güte besitzt.

Eine Kolben-Zylinder-Einheit der vorstehend genannten Art, die unter Anwendung der ebenfalls vorgenannten Verfahrens schritte hergestellt wird, geht aus der DE 38 20 078 A1 her vor. Sie umfaßt einen aus einem Zylindermantel und zwei Zy linderböden bestehenden Zylinder, wobei der Zylindermantel und der kolbenseitige Zylinderboden einstückig ausgeführt sind. Diese einstückige Baueinheit kann aus Leichtmetall be stehen und wird beispielsweise durch Gießen oder im Rahmen einer spanlosen Umformung durch Schmieden hergestellt.

Im bekannten Falle ist der kolbenstangenseitige Zylinderboden als separates Bodenteil ausgeführt, das von der offenen Seite her in die aus dem Zylindermantel und dem kolbenseitigen Zy linderboden bestehende Einheit eingesteckt und mittels eines Sprengringes am Zylindermantel fixiert wird. Dementsprechend ist eine separate Fertigung des kolbenstangenseitigen Boden teils erforderlich, verbunden mit einer vorherigen maßlichen Abstimmung auf die Abmessungen der vorerwähnten einstückigen Einheit und einem zeitaufwendigen Montagevorgang bei der Ver einigung der verschiedenen Einzelteile. Der Abgleich der To leranzen wird speziell bei Anwendung eines Schmiedeverfahrens insofern erschwert, als dabei verhältnismäßig große Maßabwei chungen auftreten können. Die alternative Herstellung der aus Zylindermantel und Zylinderboden bestehenden einstückigen Einheit durch Gießen hat den Nachteil, daß im Anschluß an das Gießverfahren in aller Regel eine spanende Nachbearbeitung der als Lauffläche für den Kolben dienenden Innenfläche des Zylindermantels erforderlich ist.

Somit liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Kolben-Zylinder-Einheit zu schaffen, die sich verhält nismäßig einfach und dabei materialsparend und präzise her stellen läßt. Eine weitere Aufgabe besteht darin, ein Verfah ren bereitzustellen, das eine einfache und zugleich materi alsparende und präzise Herstellung einer Kolben-Zylinder- Einheit ermöglicht.

Zur Lösung der vorstehend erstgenannten Aufgabe ist in Ver bindung mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruches 1 vorgesehen, daß auch der kolbenstangenseitige Zylinderboden einstückig mit dem Zylindermantel ausgebildet ist, wobei der Zylindermantel und die beiden Zylinderböden von einem endsei tig durch Rollieren spanlos umgeformten Rohrstück gebildet sind, dessen umgeformte Rohrenden die beiden Zylinderböden bilden.

Die vorstehend zweitgenannte Aufgabe wird in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Patentanspruches 5 da durch gelöst, daß man die aus dem Kolben und der Kolbenstan gen bestehende Einheit in die aus dem Zylindermantel und dem einen Zylinderboden bestehende Einheit einsetzt, um anschlie ßend, aus dem Ausgangsteil, den anderen Zylinderboden mittels Rollieren spanlos umzuformen.

Bei der Herstellung der Kolben-Zylinder-Einheit wird also weiterhin auf ein materialsparendes spanloses Umformverfahren zurückgegriffen, wobei allerdings anstelle einer mit größeren Toleranzen behafteten Schmiedefertigung eine Herstellung durch erheblich maßhaltigeres Rollieren bzw. Drücken erfolgt.

Dies hat den weiteren Vorteil, daß nicht nur der kolbenseiti ge Zylinderboden, sondern auch der kolbenstangenseitige Zy linderboden durch besagte spanlose Umformung hergestellt wer den kann, so daß der Zylindermantel und die beiden Zylinder böden eine einstückige Einheit bilden, die den Aufnahmeraum für den Kolben umschließt. Somit entfällt die aufwendige Mon tage eines separaten Zylinderbodens, der nachträglich mon tiert werden müßte. Dank der möglichen einstückigen nahtlosen Bauweise kann der Zylinder überdies problemlos ab solut dicht ausgeführt werden. Korrosive Umgebungsbedingungen finden keine bevorzugten Angriffsflächen mehr, mit einfach sten Mitteln ist eine vollständige Außenreinigung möglich, wie sie beispielsweise in der Lebensmittelindustrie gefordert wird.

Zwar geht aus der DE 30 36 008 A1 ein bei der Herstellung von hydraulischen Akkumulatoren und Stoßdämpfern zur Anwendung gelangendes Verfahren hervor, bei dem die Endabschnitte eines Druckbehälters der jeweiligen Einrichtung im Wege des Heiß drückens zu halbkugelförmigen Endabschnitten umgeformt wer den. Dies macht jedoch nur deutlich, daß es bereits Stand der Technik war, im Betrieb unter einem Innendruck stehende Bau teile durch spanlose Warmdrücktechnik zu realisieren. Einen Hinweis dahingehend, die Zylinderböden einer Kolben-Zylinder- Einheit durch Rollieren einstückig anzuformen, enthält der Fachmann dadurch allerdings nicht, zumal die Zylinderböden konventioneller Kolben-Zylinder-Einheiten üblicherweise einen geraden Wandverlauf aufweisen und nicht halbkugelförmig ge rundet sind.

Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Kolben- Zylinder-Einheit und des erfindungsgemäßen Herstellungsver fahrens gehen aus den Unteransprüchen hervor.

Nachstehend soll die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert werden.

Die Zeichnung zeigt einen Längsschnitt durch eine Kolben- Zylinder-Einheit. Man erkennt den Kolben, bestehend aus Kol benboden 2 (dies ist der eigentliche Kolben) und Kolbenstange 3, in einem Zylinder 1 mit kolbenbodenseitigem Druckmittelan schluß 4 und Kolbenstangenführung 8.

Die Herstellung des Zylinders 1 geht aus von einem Rohrstück, dessen Wandstärke für den späteren Arbeitsdruck dimensioniert ist und dessen Innenoberfläche die für die Druckdichtung zum Kolbenboden 2 hin erforderliche Güte besitzt. Zunächst wird das eine Ende 7 des Rohrstücks mittels Rollieren spanlos zur Kolbenstangenführung 8 umgeformt. Nach Einsetzen der Kol beneinheit 2, 3 wird das andere Ende des Rohrstücks durch Rollieren spanlos zum Druckmittelanschluß 4 umgeformt. Dabei hat sich herausgestellt, daß bei einer spanlosen Warmumfor mung auf Stützrollen oder Kerne verzichtet werden kann; durch Verwendung derartiger Hilfsmittel läßt sich die Bearbeitung jedoch noch vereinfachen bzw. die Genauigkeit soweit erhöhen, daß beispielsweise im Bereich der Kolbenstangenführung 8 eine Druckdichtung zur Kolbenstange 3 hin angebracht werden kann, um so einen doppelt wirkenden Zylinder zu erzeugen, indem in die Zylinderwand ein kolbenstangenseitiger Druckmittelan schluß 9 spanlos fließgeformt wird.

Die Druckmittelanschlüsse 4, 9 werden bei Bedarf mit einem Gewinde 5, 10 versehen zwecks Anschluß der üblichen Druckmit telschläuche bzw. -leitungen. Weitere Nachbearbeitungen sind nicht erforderlich; insbesondere ist eine Nachbearbeitung der Innenwand des Zylinders 1 nicht nötig.

Claims

1. Kolben-Zylinder-Einheit, mit einem Zylinder (1), der ei nen Zylindermantel und an beiden Stirnseiten des Zylinderman tels jeweils einen Zylinderboden (6, 7) aufweist, und mit ei nem im Zylinder (1) axial beweglich geführten Kolben (2), der eine aus dem Zylinder (1) herausgeführte Kolbenstange (3) aufweist, wobei der Zylindermantel und der kolbenseitige Zy linderboden (6) einstückig miteinander ausgebildet sind, da durch gekennzeichnet, daß auch der kolbenstangenseitige Zy linderboden (7) einstückig mit dem Zylindermantel ausgebildet ist, wobei der Zylindermantel und die beiden Zylinderböden (6, 7) von einem endseitig durch Rollieren spanlos umgeform ten Rohrstück gebildet sind, dessen umgeformte Rohrenden die beiden Zylinderböden (6, 7) bilden.

2. Kolben-Zylinder-Einheit nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß an wenigstens dem kolbenseitigen Zylinderboden (6) ein bei der spanlosen Umformung einstückig angeformter Druckmittelanschluß (4) vorgesehen ist.

3. Kolben-Zylinder-Einheit nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Zylindermantel ein durch Fließumformung hergestellter kolbenstangenseitiger Druckmit telanschluß (9) vorgesehen ist.

4. Kolben-Zylinder-Einheit nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß an dem kolbenstangenseitigen Zylinderboden (7) eine bei der spanlosen Umformung einstückig angeformte Kolbenstangenführung für die aus dem Zylinder (1) herausgeführte Kolbenstange (3) vorgesehen ist.

5. Verfahren zur Herstellung einer Kolben-Zylinder-Einheit, die einen Zylinder (1) mit einem Zylindermantel und mit zwei an den beiden Stirnseiten des Zylindermantels angeordneten Zylinderböden (6, 7) aufweist, und die einen in dem Zylinder axial beweglich geführten Kolben (2) sowie eine mit dem Kol ben (2) verbundene, aus dem Zylinder (1) herausgeführte Kol benstange (3) aufweist, wobei der Zylindermantel und ein Zylinderboden einstückig durch spanlose Umformung eines Ausgangsteils hergestellt ist, wobei die Wandstärke des Ausgangsteils für den späteren Arbeitsdruck dimensioniert ist, und dessen Innenoberfläche die für die Abdichtung zum Kolben (2) hin erforderliche Güte besitzt, dadurch gekenn zeichnet, daß man die aus dem Kolben (2) und der Kolbenstange (3) bestehende Einheit in die aus dem Zylindermantel und dem einen Zylinderboden bestehende Einheit einsetzt, um anschlie ßend, aus dem Ausgangsteil, den anderen Zylinderboden mittels Rollieren spanlos umzuformen.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß man zuerst den kolbenstangenseitigen Zylinderboden (7) formt, dann die aus dem Kolben (2) und der Kolbenstange (3) beste hende Einheit einsetzt und dann erst den kolbenstseiti gen Zylinderboden (6) formt.