DE2343215A1 - Verfahren zum herstellen eines druckspeichers - Google Patents

Description

DR. ING. DIPL. PHVS. H. STURlES
PATENTANWÄLTE

56 WUPPERTAL 2, BRAHMSSTRASSE 29

Firma August Bilstein, 5828 Ennepetal-Altenvoerde

"Verfahren zum Herstellen eines Druckspeichers^w

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen eines Druckspeichers mit einteiligem Behälter, insbesondere für hydropneumatische Federungsanlagen in Fahrzeugen, bei denen der. Werkstoff für den Behälter zu einer Hülse mit Boden verformt wird, in die dann eine den Innenraum unterteilende elastische Trennwand eingebracht wird, wonach das offene Hülsenende durch schrittweises Kaltverformen in die endgültige, eine Anschlussöffnung bildende Form gebracht wird.

Bekannte Druckspeicher aus Stahl werden aus mindestens zwei Hälften durch Zusammenschweißen oder -schrauben

hergestellt, also in verhältnismäßig aufwendiger Weise.

Derartige Druckspeicher wiegen bei etwa 500 cm³ Inhalt ca. 2 kg., sind also verhältnismäßig schwer. Diese Druckspeicher

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sind daher für die im Fahrzeugbau vorherrschende Leichtbauweise nicht geeignet. Außer den genannten zweiteiligen Druckspeichern sind auch solche einteiligen bekannt, deren Behälter aus nahtlos geschmiedetem Stahl bestehen. Warmverformung durch Schmieden o. dgl. ist jedoch für

einteilige Druckspeicher mit einer deren Innenraum in eine Gas- und in eine Hydraulikkammer unterteilende Trennwand nicht geeignet, da die Trennwand wärme-empfindlich ist.

Es ist auch bereits ein Druckspeicher in Kugelform bekannt, der dadurch hergestellt wird, daß ein Metallblech zunächst zu einem Topf mit einem im wesentlichen halbkugeligen Boden verformt wird. In das Innere des Topfes wird dann die elastische Trennwand eingelegt und danach das offene Ende des Topfes in eine Halbkugelform mit zentraler öffnung gebracht. Ober dieser Öffnung wird dann ein Anschlußstutzen angeordnet und mit dent Metallblech verschweißt. Die erste Verformung des Metallbleches erfolgt durch Tiefziehen und das Verarbeiten des mit der Trennwand versehenen Topfes zur Kugelform durch Kumpeln. Dieses Verfahren ist also auf das Verarbeiten von Metallblechen abgestellt, welche jedoch aus Festigkeitsgründen nicht in allen Anwendungsfällen für Druckspeicher geeignet sind. Das ergibt sich auch aus der Befestigung des Anschlußstutzens durch Schweißen. Hierbei können die Wandstärken des Topfes im Bereich seiner zentralen öffnung entscheidend geschwächt werden.

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Da der Anschlußstutzen vielfach gleichzeitig der Halterung und Befestigung des Druckspeichers dient, ist eine Schwächung der mechanischen Festigkeit des Druckspeichers in diesem Bereich oft nicht mehr vertretbar, z.B. wenn der Druckspeicher bei Baumaschinen eingesetzt wird und auf den AnSchlußstutzen und dessen benachbarte Blechteile erhebliche Biegewechselbeanspruchungen durch mechanische Vibrationen ausgeübt werden können.

Die Aufgabe der Erfindung der Hauptanmeldung ist

es, ein Verfahren zum Herstellen eines einteiligen DruckSpeichers mit in seinem Inneren angeordneter elastischer Trennwand zu schaffen, mit dem ein leichter und somit insbesondere für die Leichtbauweise im Kraftfahrzeug- und im Flugzeugbau geeigneter Druckspeicher erzielt wird. Darüber hinaus liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, das Verfahren gemäß der Haupterfindung unter Berücksichtigung des oben beschriebenen Standes der Technik weiter zu verbessern, so daß auch Druckspeicher für höchste mechanische Beanspruchungen mit wirtschaftlich geringstem Aufwand hergestellt werden können. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß eine Kalt-Massivumformung des Werkstoffs erfolgt, bei der zunächst die Hülse durch Kaltfließpressen hergestellt und danach das offene Hülsenende durch radiales Stauchen o.dgl. ohne Untergesenk zu einem nach außen weisenden, mit dem Behälter einteiligen Anschlußstutzen

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vergrößerter Wandstärke verformt wird.

Für die Erfindung ist wesentlich, daß bei diesem Herstellungsverfahren eine Kalt-Massivumformung des Werkstoffs stattfindet. Die Verformung erfolgt also derart, daß die erforderlichen mechanisch-technologischen Eigenschaften mit großer Genauigkeit und Gleichmäßigkeit erzielt werden. Schwachstellen, wie sie bei der Blechverarbeitung durch Kumpeln entstehen können, sind ausgeschlossen. Die Kalt-Massivumformung gestattet es auch, die einzelnen Verfahrensschritte beim Herstellen des Behälters optimal an dessen Formgebung anzupassen. Zum Kaltfließpressen der Hülse können einfache Werkzeuge verwendet werden, die für die Massenherstellung sehr geeignet sind. Das Radial-stauchen oder Kaltfließdrücken ohne Untergesenk bietet die Möglichkeit, die Wandstärke des Behälters so zu verändern, daß beispielsweise der Anschlußstutzen aber auch der Behälter selbst in der Nähe des Anschlußstutzens mit vergrößerter Wandstärke ausgebildet wird.

Insbesondere ist es bei diesem Verfahren nicht erforderlich, die endgültige Form des Hülsenendes bzw. der verbleibenden Anschlußöffnung so zu wählen, daß nach der Herstellung des Behälters noch die elastische Trennwand eingebracht werden kann. Dieses bei der Warm-Massivumformung vorhandene Erfordernis entfällt vielmehr, so daß nunmehr

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auch bei einer Massivumformung des Werkstoffs des Behälters die elastische Trennwand vor der endgültigen Formgebung des Hülsenendes eingebracht und danach der Behälter mit dem erforderlichen Anschlußstutzen versehen werden kann. Dieser Anschlußstutzen weist nach außen, um so in üblicher Weise nicht nur dem Anschluß einer Zuleitung, sondern zugleich auch der mechanischen Befestigung des Druckspeichers zu dienen.

In Ausgestaltung der Erfindung wird der Behälter hohlkugelig ausgebildet und/oder zu seiner Herstellung wird Leichtmetall, eine Leichtmetall-Legierung bzw. ein dergleichen leicht kaltverformbarer Werkstoff verwendet. Ein solcher Behälter hat bei wirtschaftlichster Herstellung und geringstem Gewicht die größte Gestaltfestigkeit.

Auch der durch Kaltfließpressen hergestellte Boden der Hülse wird mit vergrößerter Wandstärke versehen und/oder mit einem nach außen weisenden, mit dem Behälter einteiligen Anschlußstutzen vergrößerter Wandstärke hergestellt. Auf diese Weise können Druckspeicher hergestellt werden, die bezüglich aller Anschlußstutzen bzw. der vorgeschriebenen Herstellungsund/oder Verwendungsweise optimal angepaßt sind.

In der Zeichnung werden Ausführungsbeispiele der Erfindung erläutert. Es zeigen:

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Fig. 1 einen einteiligen, zylindrisch ausgebildeten Druckspeicher im Schnitt und

Fig. 2 ineinander gezeichnet die drei wesentlichsten

Verfahrenszustände des Werkstoffs zur Herstellung eines hohlkugeligen Behälters eines Druckspeichers,

Der in Fig. 1 dargestellte Druckspeicher 25 besteht im wesentlichen aus einem hohlzylindrischen Behälter 11', der an seinen Enden kugelig ausgebildet ist. Diese Enden besitzen je einen Anbaustutzen 27 mit einer öffnung 26 bzw. 26' zur Zuleitung von Gas oder Flüssigkeit. Der Innenraum des Behälters ist von einer elastischen Trennwand 13', die von einem an der Behälterinnenwand 18* festgelegten Haltering 12* getragen wird, in eine Gaskammer 14· und in eine Hydraulikkanuner 15' unterteilt. Die Gaskammer 14 hat die maximal mögliche Größe, während die Hydraulikkanuner 15 auf den Bereich der als Flüssigkeitsdurchtritt ausgebildeten Anschlußöffnung 26 des unteren Anbaustutzens 27 beschränkt ist. Die als Rollmembran ausgebildete elastische Trennwand 13* liegt dabei an der Behälterinnenwand 18* an und ist lediglich im Bereich der Anschlußöffnung 26 durch eine Tellerplatte 19 gegen die öffnung abgestützt.

Die Befüllung der Gaskammer 14· z.B. mit Stickstoff erfolgt durch die danach zu verschließende öffnung 26', während durch die Anschlußöffnung 16 unter Druck stehende

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Flüssigkeit in die Hydraulikkammer 15* gepreßt werden kann. Dabei wird die Trennwand nach oben ausgelenkt und eine Lage einnehmen, die durch das Druckgleichgewicht in beiden Kammern 14', 15' bestimmt wird. Der Werkstoff der elastischen Trennwand ist Gummi oder ein Kunststoff, beispielsweise Nitrilkautschuk, und muß sowohl gegen das eingefüllte Gas wie auch gegen die sich in ihrer Zusammensetzung möglicherweise ändernde Flüssigkeit widerstandsfähig sein.

Die Anschlußstutzen 27 sind mit dem Behälter einteilig hergestellt und tragen Außengewinde, z.B. zur Befestigung an einem Rahmenteil eines Kraftfahrzeugs. Die Innengewinde können z.B. je eine nicht dargestellte Anschlußarmatur einer Zuleitung der Federungsanlage eines Kraftfahrzeuges aufnehmen.

Bei der Herstellung des Behälters bzw. des

Druckspeichers wird von der in Flg. 2 gepunktet dargestellten Platine 36 als Ausgangswerkstoff ausgegangen, die durch Kaltfließpressen mittels Preßstempels und Matrize zu der gestrichelt dargestellten Hülse 37 verformt wird. Diese Hülse besitzt einen kugeligen Boden 38, in den bereits ein Anschlußstutzen 39 eingearbeitet ist. Die öffnung 4o zur Zuleitung von Gas ist ebenfalls bereits vorhanden. Es ist ersichtlich, daß die Wandstärke des nach außen weisenden Anschlußstutzens 39 im Vergleich zur Wandstärke des kugeligen Bodens 38 vergrößtert ist. Auch der dem

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Anschlußstutzen 39 benachbarte Bereich 38' des kugeligen Bodens 38 besitzt vergrößerte Wandstärke.

Nach dem Herstellen der Hülse 37 wird eine nicht dargestellte Trennwand mit ihrem Haltering in den Hülseninnenraum 41 eingebracht, wobei der Haltering der hohlkugeligen Endform des Behälters angepaßt ist.

Nach Beendigung des Einbaues des Halterings durch das offene Hülsenende 3o* der Hülse 37 wird dieses offene Ende verschlossen. Das erfolgt durch radiales Stauchen ohne Untergesenk. Dabei werden Stauchformen verwendet, die das Hülsenende schrittweise in die ausgezogen dargestellte endgültige Form bringen. Dieser Behälter II¹¹ besitzt danach einen weiteren einteiligen Anschlußstutzen 42 vergrößerter Wandstärke. Im Übergangsbereich zwischen AnSchlußstutζen und Behälterwand ist die Wandstärke ebenfalls vergrößert. Die öffnung 43 wird beispielsweise zum Anschluß der Zuleitung für Flüssigkeit verwendet.

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Claims (4)

Patentansprüche

1. Verfahren zum Herstellen eines Druckspeichers mit einteiligem Behälter, insbesondere für hydropneumatische Federungsanlagen in Fahrzeugen, bei dem der Werkstoff für den Behälter zunächst zu einer Hülse mit Boden verformt wird, in die dann eine den Innenraum unterteilende elastische Trennwand eingebracht wird, wonach das offene Hülsenende durch schrittweises Kaltverformen in die endgültige, eine Anschluss-Öffnung bildende Form gebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kalt-Massivumformung des Werkstoffs (36) erfolgt, bei der zunächst die Hülse (37) durch Kaltfließpressen hergestellt und danach das offene Hülsenende (30·) durch radiales Stauchen o.dgl. ohne Untergesenk zu einem nach außen weisenden, mit dem Behälter (11», 11") einteiligen Anschlußstutzen (27,39,42) vergrößerter Wandstärke verformt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandstärke des Behälters (11',H'') in der Nähe des Anschlußstutzens (27,39,42) ebenfalls vergrößert ist.

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- Io -

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (II¹¹) hohlkugelig ausgebildet und/oder zu seiner Herstellung Leichtmetall, eine Leichtmetall-Legierung bzw. ein dergleichen leicht kaitverformbarer Werkstoff (36) verwendet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auch der durch Kaltfließpressen hergestellte Boden (38) der Hülse (37) mit vergrößerter Wandstärke versehen und/oder mit einem nach außen weisenden, mit dem Behälter (H¹¹) einteiligen Anschlußstutζen (39) vergrößerter Wandstärke hergestellt wird.

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