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Technisches Gebiet
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung
zum Laden eines Rohrs mit Druckmittel und wenigstens teilweisen
Verschließen des
Rohrs. Die vorliegende Erfindung findet spezielle Anwendung beim
Zusammenbau eines hydraulischen Stoßdämpfers, der Gas enthält.
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Hintergrund
der Erfindung Hydraulische Stoßdämpfer, wie
sie z.B. im Aufhängungssystem
eines Kraftfahrzeugs verwendet werden, sind wohlbekannt. Allgemein
gesprochen besteht der Stoßdämpfer aus
einem Rohr; einem Kolben, der innerhalb des Rohrs angebracht und
zur Gleitbewegung in axialer Richtung in der Lage ist; einer Stangenführung, die ein
Ende des Rohrs verschließt;
Hydraulikfluid in den Kammern an jeder Seite des Kolbens; und einer
Kohlenstange, die an dem Kolben befestigt ist und sich in axialer
Richtung durch eine der Kammern und die Stangenführung erstreckt. In manchen
Fällen
umfasst der Stoßdämpfer ein
zusätzliches äußeres Rohr,
das koaxial zu dem inneren Rohr ist. In einem solchen Fall kann
die Kammer zwischen dem inneren und dem äußeren Rohr mit Druckgas geladen
werden. Zum Laden des Stoßdämpfers mit
Druckgas sind mehrere Verfahren bekannt, darunter Zwingen von Druckgas
an einer Doppellippendichtung vorbei, die zwischen der Kolbenstange
und der Stangenführung
positioniert ist, wie dies in der
GB-A-2287291 beschrieben ist. Wegen der mangelnden
Nachgiebigkeit der inneren Lippendichtung ist dieses Verfahren ineffizient
und erfordert übermäßigen Gasdruck,
um den Stoßdämpfer zu
laden.
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Zusammenfassung
der Erfindung Die vorliegende Erfindung zielt darauf ab, ein Verfahren
und eine Vorrichtung vorzusehen, welche die oben erwähnten Nachteile überwindet.
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Ein
Verfahren nach der vorliegenden Erfindung zum Laden eines Rohrs,
das an einem Ende verschlossen und am anderen Ende offen ist, mit Druckmittel
und wenigstens teilweisen Verschließen des offenen Endes des Rohrs
ist durch die in Anspruch 1 angegebenen Merkmale gekennzeichnet.
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Die
Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung zum Laden eines Rohrs,
das an einem Ende verschlossen und am anderen Ende offen ist, mit Druckmittel
und wenigstens teilweisen Verschließen des offenen Endes des Rohrs
ist durch die in Anspruch 9 angegebenen Merkmale gekennzeichnet.
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Das
Verfahren und die Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung sehen
Mittel vor, um ein Rohr an einer einzigen Bearbeitungsstation zu
laden und wenigstens teilweise zu verschließen, und zwar mit einem niedrigeren
Fluiddruck als früher
bekannte Anordnungen, mit reduziertem Fluidverlust in einem einfachen
und bequemen Prozess.
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Kurze
Beschreibung der Zeichnungen Die vorliegende Erfindung wird nun
beispielhaft unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben; darin
zeigen:
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1 eine
schematische Querschnittsansicht eines hydraulischen Stoßdämpfers,
der unter Verwendung des Verfahrens und der Vorrichtung der vorliegenden
Erfindung geladen und teilweise verschlossen wurde.
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2 eine
Seitenansicht einer Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung
zur Durchführung des
Verfahrens der vorliegenden Erfindung, teilweise im Querschnitt;
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3 eine
Draufsicht der Klemmmittel der Vorrichtung von 2;
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4 eine
vergrößerte Querschnittsansicht der
Klemmmittel und des Stempels der Vorrichung von 2 während des
Gasladens an der Linie IV-IV von 3;
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5 eine
vergrößerte Querschnittsansicht der
Klemmmittel und des Stempels der Vorrichtung von 2 während des
Verschließens
an der Linie V-V von 3;
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6 eine
vergrößerte Querschnittsansicht des
offenen Endes des hydraulischen Stoßdämpfers während des Gasladens; und
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7 eine
vergrößerte Querschnittsansicht des
offenen Endes des hydraulischen Stoßdämpfers nach dem teilweisen
Verschließen.
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Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
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1 zeigt
einen hydraulischen Stoßdämpfer 10 für das Aufhängungssystem
eines Kraftfahrzeugs. Der Stoßdämpfer 10 ist
vom Typ Doppelrohr und weist ein äußeres Rohr 12, ein
inneres Rohr 14 im wesentlichen koaxial mit dem äußeren Rohr
an einer Achse L, eine Kolbenanordnung 16, eine Kolbenstange 18 mit
einer Längsachse
an der Achse L, ein Kompensationsventil 20, eine Stangenführung 22 und
eine ringförmige
Elastomerdichtung 44 mit einem erhabenen Außenrand 46 auf.
Die Kolbenanordnung 16 und das Kompensationsventil 20 können von
jeder geeigneten Konstruktion sein, die dem Fachmann wohlbekannt
ist, und sie werden nicht im einzelnen beschrieben. Das innere Rohr 14 ist
an einem Ende 24 im wesentlichen durch das Kompensationsventil 20 verschlossen,
und es ist am anderen Ende 26 im wesentlichen durch die
Stangenführung 22 und
die ringförmige
Dichtung 44 verschlossen. Das äußere Rohr 12 ist an
einem Ende 28 durch eine integrale Ausbildung der äußeren Rohrwände verschlossen,
und es ist am anderen Ende 30 (dem offenen Ende) durch
die Stangenführung 22,
die ringförmige
Dichtung 44 und durch den nach innen verformten oder umgebogenen
Abschnitt 42 des offenen Endes des äußeren Rohrs teilweise verschlossen. Die
Kolbenstange 18 erstreckt sich durch die Stangenführung 22 und
die ringförmige
Dichtung 44. Die Kolbenanordnung 16 stellt eine
Gleitversiegelungspassung mit der Innenfläche 32 des inneren
Rohrs 14 her. Die Kolbenstange 18 ist an der Kolbenanordnung 16 durch
eine Mutter 34 oder jedes andere geeignete Mittel befestigt.
Die Kolbenanordnung 16 unterteilt den Innenbereich des
inneren Rohrs 14 in eine Rückprallkammer 36 und
eine Kompressionskammer 38. Der Bereich zwischen dem inneren
Rohr 14 und dem äußeren Rohr 12 bildet
eine Kompensationskammer 40. Die Rückprallkammer 36 und
die Kompressionskammer 38 sind im wesentlichen mit Hydraulikfluid
gefüllt,
um die Hin- und Herbewegung der Kolbenanordnung 16 und
der Kolbenstange 18 entlang der Achse L relativ zu dem äußeren und
dem inneren Rohr 12 und 14 zu dämpfen. Die
Kompensationskammer 40 ist teilweise mit Hydraulikfluid
gefüllt und
wirkt als ein Behälter
für das
Hydraulikfluid in der Rückprallkammer 36 und
der Kompressionskammer 38. Die Kompressionskammer 38 ist
ebenfalls mit Druckgas geladen, um das Dämpfungsdynamikverhalten zu
verbessern und Geräusche
zu reduzieren. Der hydraulische Stoßdämpfer 10 kann weiteren Montageschritten
unterzogen werden, wie einem weiteren Umbiegen des Abschnitts 42 des
offenen Endes 30 des äußeren Rohrs 12.
Der hydraulische Stoßdämpfer 10 wird
nach dem Abschluss des Zusammenbaus standardmäßig in einem (nicht gezeigten)
Kraftfahrzeug angebracht.
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Unter
Bezug auf 2 bis 5 weist
die Vorrichtung 100 nach der vorliegenden Erfindung eine
Bearbeitungsstation 102 mit einem Klemmmittel 104 an
der Bearbeitungsstation auf. Das Klemmmittel 104 hat einen
inneren Hohlraum 106, der durch zwei bewegliche Backen 105 gebildet
ist.
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Das
Klemmmittel 104 sichert den Stoßdämpfer 10 an der Bearbeitungsstation 102.
Die Backen 105 des Klemmmittels 104 sind durch
Hydraulikkolben 107 in einer radialen Richtung X beweglich,
die im wesentlichen senkrecht zu der Achse L des Stoßdämpfers 10 liegt.
Die Backen 105 des Klemmmittels 104 sehen mit
der Kolbenstange 18 und um das offene Ende 30 des äußeren Rohrs 12 mittels
Dichtungen 108 eine Versiegelungspassung vor, welche den inneren
Hohlraum 106 um das offene Ende des äußeren Rohrs im wesentlichen
verschließen
und abdichten, wenn der Stoßdämpfer 10 an
der Bearbeitungsstation 102 gesichert ist. Ein Bewegungssensor 109 erfasst
und steuert den Betrieb der Hydraulikkolben 107 und damit
die Bewegung der Backen 105 des Klemmmittels 104.
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Zwei
Stempel 110 sind innerhalb des Hohlraums 106 des
Klemmmittels 104 positioniert. Jeder Stempel 110 ist
an einer Führungsstange 112 angebracht.
Die Führungsstangen 112 erstrecken
sich durch den Hohlraum 106 in einer axialen Richtung Y im
wesentlichen parallel zu der Achse L des Stoßdämpfers 10. Die Führungsstangen 112 und
die Stempel 110 sind zur Bewegung in axialer Richtung Y
relativ zu dem Klemmmittel 104 und dem Stoßdämpfer 10 in
der Lage. Die Stempel 110 haben eine Fläche 111, die an dem äußeren Rohr 12 des
Stoßdämpfers 10 angreift.
Die Fläche 111 hat
eine vorbestimmte Gestalt, je nach der erforderlichen Verformung
des offenen Endes 30 des äußeren Rohrs 12 während des
(teilweisen) Verschließens
des offenen Endes des äußeren Rohrs.
Ein Hydraulikzylinder 114 greift an den Führungsstangen 112 an,
um die Führungsstangen
und die Stempel 110 in axialer Richtung Y während des
Verschlußschritts
zu dem geschlossenen Ende 28 des äußeren Rohrs 12 des Stoßdämpfers 10 hin
zu bewegen. Eine Messdose 116 erfasst die von dem Hydraulikzylinder 114 auf
die Führungsstangen 112 ausgeübte Kraft.
Die Bewegung der Stempel 110 und Führungsstangen 112 in der
entgegengesetzten Richtung (zu der von dem Hydraulikzylinder 114 bewirkten)
ge schieht entweder durch interne Vorspannkräfte oder durch Federn 117, die
zwischen dem Klemmmittel 104 und den Stempeln 110 und/oder
den Führungsstangen 112 positioniert
sind und darauf wirken.
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Ein
Gaseinlassrohr 118 ist mit einer Durchbohrung verbunden,
die in einer der Führungsstangen 112 ausgebildet
ist. Die Durchbohrung 120 öffnet sich in den inneren Hohlraum 106 des
Klemmmittels 104 angrenzend an das offene Ende 30 des äußeren Rohrs 12 des
Stoßdämpfers 10.
Das Gaseinlassrohr 118 ist mit einer Quelle von Druckgas über ein
Steuerventil 122 zum Einbringen von Druckgas in den Hohlraum 106,
in das offene Ende 30 des äußeren Rohrs 12, zwischen
die Stangenführung 22 und
das äußere Rohr 12 und
damit in die Kompensationskammer 40 des Stoßdämpfers 10 verbunden.
Ein Druckaufnehmer 124 ist mit einem an der anderen Führungsstange 112 angebrachten
Druckaufnehmer 126 verbunden und steuert den Betrieb des
Steuerventils 122 in Abhängigkeit von dem erfassten
Gasdruck in dem Hohlraum 106.
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Die
Vorrichtung 100 kann auch eine Transportklammer 128 umfassen,
welche den Stoßdämpfer 10 ergreift
und den Stoßdämpfer zu
und von der Bearbeitungsstation 102 bewegt. Die Bearbeitungsstation 102 umfasst
auch bevorzugt eine Plattform 130, auf welcher das geschlossene
Ende 28 des äußeren Rohrs 12 ruht
und die in axialer Richtung Y durch einen Kolben 132 beweglich
ist.
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Nach
dem Verfahren der vorliegenden Erfindung wird der Stoßdämpfer 10 an
der Bearbeitungsstation 102 positioniert. Wie in 4 gezeigt,
werden die Backen 105 des Klemmmittels 104 in
radialer Richtung X durch die Hydraulikkolben 107 in Eingriff mit
der Kolbenstange 18 und dem äußeren Rohr 12 des
Stoßdämpfers 10 bewegt.
Die Dichtungen 108 dichten den inneren Hohlraum 106 des
Klemmmittels 104 ab. Das Steuerventil 122 wird
dann geöffnet,
um zu erlauben, dass Druckgas über
das Einlassrohr 118 und die Durchbohrung 120 in
den Hohlraum 106 des Klemmmittels 104 eintritt.
Das Druckgas in dem Hohlruam 106 strömt durch das offene Ende 30 (6) des äußeren Rohrs 12 und
tritt in die Kompensationskammer 40 des Stoßdämpfers 10 durch
einen kleinen radialen Zwischenraum Z zwischen dem äußeren Rohr 12 und
den äußeren Umfangsflächen der Stangenführung 22 und
dem erhabenen Rand 46 der ringförmigen Dichtung 44 ein.
Wenn von dem Drucksensor 126 ein vorbestimmter Gasdruck
erfasst wird, wird das Steuerventil 122 geschlossen, um
das Einbringen von Druckgas in den Stoßdämpfer 10 zu beenden.
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Wie
in 5 gezeigt, wird als nächstes der Hydraulikzylinder 114 betätigt, um
die Führungsstangen 112 und
die Stempel 110 in axialer Richtung Y relativ zu dem Stoßdämpfer 10 zu
dem geschlossenen Ende 28 des äußeren Rohrs 12 hin
zu bewegen. Die Fläche 111 jedes
Stempels 110 verformt das offene Ende 30 des äußeren Rohrs 12,
um das offene Ende des äußeren Rohrs über einen
Winkel von wenigstens 20 Grad nach innen zu biegen, wodurch der
umgebogene Abschnitt 42 des äußeren Rohrs gebildet wird (7).
Die Verformung des offenen Endes 30 des äußeren Rohrs 12 verschließt jeglichen
axialen Spalt W zwischen der ringförmigen Dichtung 44 und der
Stangenführung 22 und
komprimiert auch den erhabenen Rand 46 zwischen der Stangenführung und dem äußeren Rohr,
um das offene Ende des Stoßdämpfers 10 und
die Kompensationskammer 40 abdichtend zu verschließen. Die
Messdose 116 überwacht
und steuert die von dem Hydraulikzylinder 114 ausgeübte Kraft
und damit die von den Stempeln 110 auf das äußere Rohr 12 ausgeübte Kraft.
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Nach
dem Verformen des offenen Endes 30 des äußeren Rohrs 12 werden
der Hydraulikzylinder 114 und die Hydraulikkolben 107 deaktiviert,
und die Backen 105 des Klemmmittels 104 werden
von dem Stoßdämpfer 10 gelöst. Der
Stoßdämpfer 10 wird dann
von der Bearbeitungsstation 102 für etwa erforderliche weitere
Montageschritte bewegt.
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Bei
der oben beschriebenen Anordnung weist das Klemmmittel 104 zwei
Backen 105 auf. Man wird verstehen, dass das Klemmmittel
alternativ eine einzige Backe aufweisen kann (axial beweglich, und
nicht radial), oder drei oder mehr Backen, oder es kann jede andere
geeignete Anordnung sein. Ebenso kann bei der oben beschriebenen
Anordnung das Paar von Stempeln 110 durch einen einzigen
Stempel oder drei oder mehr Stempel ersetzt sein. Bei einer alternativen
Ausführungsform
kann sich das Gaseinlassrohr 118 durch eine der Backen 105 direkt
in den inneren Hohlraum 106 öffnen, und nicht mit einer
Durchbohrung 120 in einer der Führungsstangen 112 verbunden
sein. Bei einer weiteren Alternative kann die Zeit zum Laden des
Gases und nicht der Gasdruck in dem inneren Hohlraum überwacht
werden, wobei in diesem Fall das Laden des Gases nach einer vorbestimmten
Zeit beendet wird.
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Bei
der oben beschriebenen bevorzugten Anordnung wird der Abschnitt 42 des
offenen Endes 30 des äußeren Rohrs 12 über einen
Winkel von wenigstens 20 Grad gebogen. Man wird verstehen, dass andere
Winkel gewählt
werden können
(wobei geeignete Änderungen
an der Gestalt der Fläche 111 der Stempel 110 erforderlich
sind), um jeden geeigneten Winkel von 10 Grad bis zu 90 Grad vorzusehen.
Als eine weitere Alternative könnte
auch ein Anzahl (z.B. drei) von Einkerbungen in dem offenen Ende
des äußeren Rohrs
ausgebildet werden und nicht der volle Umfang des offenen Endes 30 des äußeren Rohrs 12 gebogen
werden, um die Stangenführung 22 in
dem äußeren Rohr 12 zu
sichern.
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Obwohl
die vorliegende Erfindung in Verbindung mit dem Zusammenbau eines
hydraulischen Stoßdämpfers beschrieben
worden ist, wird man ver stehen, dass das Verfahren und die Vorrichtung
für andere
Typen von Rohren verwendet werden können, die an einem Ende geschlossen
sind, wobei Bedarf daran besteht, das Rohr durch das offene Ende des
Rohrs mit Druckmittel zu laden und dann wenigstens teilweise das
offene Ende zu verschließen.
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Die
vorliegende Erfindung besitzt den Vorteil, dass ein Rohr mit Druckmittel
geladen und dann wenigstens teilweise an einer einzigen Bearbeitungsstation
verschlossen werden kann. Im Vergleich zu dem bekannten Laden von
Gas für
hydraulische Stroßdämpfer kann
ein niedrigerer Ladedruck bei reduziertem Gasverlust verwendet werden.
Der Gasladeschritt ist bequemer zu steuern und die Zykluszeit für den gesamten
Prozess kann verringert werden.