DE4022447A1 - Verfahren zum herstellen einer kolbenzylinderanordnung sowie kolbenzylinderanordnung - Google Patents
Verfahren zum herstellen einer kolbenzylinderanordnung sowie kolbenzylinderanordnungInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Her
stellen einer Kolbenzylinderanordnung.
Ferner betrifft die Erfindung auch eine Kolbenzylinderan
ordnung, bestehend aus einem Zylinder und einem in dem Zy
linder geführten Kolben mit einer Kolbendichtung, wobei der
Zylinder einendig durch einen Zylinderboden und anderendig
durch einen Zylinderdeckel verschlossen ist, und wobei der
Kolben insbesondere mit einer über eine Kolbenstangendich
tung abgedichtet durch eine Öffnung des Zylinderdeckels
nach außen geführten Kolbenstange verbunden ist.
Kolbenzylinderanordnungen werden für verschiedenartigste
Zwecke eingesetzt, beispielsweise als Stoßdämpfer oder
"Federbein" in Fahrzeugen oder als Antriebselement im
Maschinenbau. Hierbei wird der Zylinder an einem Bauteil
und der Kolben über eine nach außen geführte Kolbenstange
mit einem weiteren Bauteil verbunden, so daß relative Bewe
gungen der Bauteile durch Bewegungen des Kolbens in dem
Zylinder möglich sind. Ferner werden Kolbenzylinderanord
nungen aber auch als sogenannte Kolbenspeicher eingesetzt,
wobei der Kolben schwimmend in dem Zylinder geführt ist und
eine üblicherweise gasgefüllte Federkammer von einem Auf
nahmeraum für ein insbesondere hydraulisches Medium trennt.
In diesem Fall ist eine Kolbenstange nicht obligatorisch.
Bei bekannten Kolbenzylinderanordnungen muß nun zumindest
entweder der Zylinderboden oder der Zylinderdeckel stets
über eine lösbare Verbindung, z. B. eine Schraubverbindung,
mit dem Zylinder verbunden sein, da beim Einsetzen des Kol
bens die entsprechenden, zumeist aus elastomerem Material
bestehenden Dichtungen, d. h. die Kolbendichtung und gegebe
nenfalls die Dichtung zwischen dem Zylinderdeckel und der
Kolbenstange, unmittelbar mit eingesetzt werden müssen, so
daß eine anschließende Verschweißung des Bodens bzw. Deckels
wegen der Gefahr der thermischen Zerstörung der Dichtungen
nicht möglich ist. Ferner ist eine Verschweißung bislang
auch deshalb noch nicht möglich, da die erforderliche Er
wärmung zu einem Verzug des Zylinders führen würde, Nachbe
arbeitungen aber dann auch nicht mehr möglich sind. Aus
diesen Gründen wurde ein abschließendes Verschweißen zum
Verschließen des Zylinders bisher noch nicht in Erwägung
gezogen. Lösbare Verbindungen sind aber aufwendig und teuer
in der Herstellung und bringen zudem den weiteren Nachteil
mit sich, daß zusätzliche Abdichtungen zwischen dem Zylin
derboden bzw. -deckel und dem Zylinder insbesondere in Form
von elastischen Dichtungen erforderlich sind. Da es sich
bei Kolbenzylinderanordnungen - je nach Ausführung und
Anwendungsfall - oftmals um Massenartikel handelt, muß eine
Minimierung der Herstellungskosten angestrebt werden.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ausgehend
vom Stand der Technik ein Verfahren zu entwickeln, mit dem
eine Kolbenzylinderanordnung auf besonders schnelle, ein
fache und damit preiswerte Weise hergestellt werden kann.
Ferner soll auch eine entsprechende Kolbenzylinderanordnung
geschaffen werden.
Erfindungsgemäß wird dies mit einem Verfahren mit folgendem
Ablauf erreicht: An einem Ende eines Zylinders wird ein Zy
linderdeckel unlösbar angebracht, ein Kolben wird mit einer
Kolbendichtung vom anderen, noch offenen Ende des Zylinders
her in den Zylinder eingesetzt und das offene Ende des Zy
linders wird mit einem durch Schweißen stoffschlüssig befe
stigten Zylinderboden verschlossen, wobei eine gezielte und
umfänglich gleichmäßige Erwärmung der Teile im Bereich
ihrer einander gegenüberliegenden, zu verschweißenden
Flächen bis auf eine materialspezifische Schweißtemperatur
erfolgt und die Teile mit einer Anpreßkraft zusammengefügt
und so materialeinheitlich verbunden werden, wobei während
der Erwärmung der Kolben in einem derart weit von dem
Schweißbereich beabstandeten Bereich des Zylinders angeord
net wird, daß die Kolbendichtung vor einer unzulässig hohen
Erwärmung geschützt wird.
Eine nach diesem Verfahren hergestellte Kolbenzylinderan
ordnung besteht aus einem Zylinder und einem in dem Zylin
der geführten Kolben mit einer Kolbendichtung, wobei der
Zylinder einendig durch einen Zylinderdeckel und anderendig
durch einen Zylinderboden verschlossen ist und erfindungs
gemäß sowohl der Zylinderdeckel als auch der Zylinderboden
stoffschlüssig, unlösbar mit dem Zylinder verbunden sind.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der
Kolben zudem lösbar oder unlösbar mit einer über eine Kol
benstangendichtung abgedichtet durch eine Öffnung des Zy
linderdeckels nach außen geführten Kolbenstange verbunden.
Der Erfindung liegt die Überlegung zugrunde, daß durch eine
über den Umfang der zu verschweißenden Flächen gleichmäßi
ge, d. h. quasi gleichzeitige und damit homogene Erwärmung
ein Verziehen des Zylinders verhindert werden kann. Damit
ist es - entgegen dem bisherigen Urteil der Fachwelt - nun
doch möglich geworden, den Zylinderboden zum Verschließen
des Zylinders nach dem Einsetzen des Kolbens mit dem Zylin
der zu verschweißen, was im Vergleich zu einer lösbaren
Verbindung wesentlich preiswerter ist.
Durch die Erfindung ist es somit möglich geworden, sowohl
den Zylinderdeckel als auch den Zylinderboden stoffschlüs
sig unlösbar mit dem Zylinder zu verbinden, so daß vorteil
hafterweise in beiden Bereichen lösbare, durch spezielle
Dichtungselemente abzudichtende Verbindungen eingespart
werden können. Dies liegt daran, daß die erfindungsgemäßen
Stoffschlußverbindungen bereits selbst unmittelbar druck
dicht sind. Hierdurch können erhebliche Material- sowie
Herstellungskosten eingespart werden.
Die dem Einsetzen des Kolbens vorausgehende Anbringung des
Zylinderdeckels kann insbesondere mit einem beliebigen
Schweißverfahren erfolgen. Alternativ kann der Zylinder
deckel mit Vorteil auch einstückig an den Zylinder ange
formt werden.
Durch die spezielle Anordnung des Kolbens während der Er
wärmung wird die Kolbendichtung während des Schweißvorgan
ges des Zylinderbodens vorteilhafterweise nur einer relativ
geringen Wärme ausgesetzt, so daß thermische Beschädigungen
ausgeschlossen sind. Hierzu trägt auch die spezielle, er
findungsgemäße, gezielte, homogene Erwärmung bei, da hier
bei die erforderliche Schweißtemperatur sehr schnell und
auch sehr genau plaziert im Schweißnahtbereich erzeugt
wird, so daß eine unzulässig hohe Wärmeübertragung in den
Bereich des Kolbens sowie des gegenüberliegenden Zylinder
endes und der hier fakultativ angeordneten Kolbenstangen
dichtung vermieden wird.
In Verbindung mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann mit
Vorteil zur Verbindung des Zylinderbodens und des Zylinders
ein an sich bekanntes Reibschweißverfahren angewendet wer
den, wobei die beiden Teile relativ zueinander in Rotation
versetzt sowie gleichzeitig mit der Anpreßkraft zusammenge
preßt werden, so daß die Wärmebeaufschlagung durch Reibung
zwischen den zu verschweißenden Flächen erfolgt. Alterna
tiv hierzu eignet sich jedoch auch besonders gut ein Preß
schweißverfahren mit magnetisch bewegtem Lichtbogen, d. h.
ein sogenanntes MBP-Schweißen. Dieses Schweißverfahren ist
an sich bekannt, wozu beispielsweise auf DIN 1910 Teil 2,
Abschnitt 1.7 hingewiesen wird. Bei diesem Verfahren wird
durch Beaufschlagung mit einer elektrischen Spannung zwi
schen den zu verschweißenden und geringfügig voneinander
beabstandeten Stoßflächen ein Lichtbogen erzeugt, der durch
Magnetkräfte derart schnell über die zu verschweißenden
Flächen bewegt wird, daß diese Flächen erwärmt und plasti
fiziert werden. Anschließend werden die beiden Teile mit
der Anpreßkraft zusammengefügt und so stoffschlüssig ver
bunden. Bei beiden genannten Verfahren ist wesentlich, daß
die Erzeugung der erforderlichen Schweißtemperatur durch
eine gezielte Wärmebeaufschlagung ausschließlich im Bereich
der Schweißflächen erfolgt. Das genannte Reibschweißver
fahren eignet sich für rotationssymmetrische Teile, d. h.
die zu verschweißenden Flächen des Zylinderbodens und des
Zylinders müssen rotationssymmetrisch, d. h. kreisringförmig
sein, um die Flächen gegeneinander rotieren lassen zu kön
nen. Demgegenüber eignet sich das MBP-Schweißverfahren
vorteilhafterweise auch für nicht-rotationssymmetrische
Teile. Die zu verbindenden Teile müssen lediglich im
Schweißstoßbereich geschlossene, einander entsprechende
Hohlprofile aufweisen, deren Profilwandungen gegenüberlie
gende, zu verschweißende Stoßflächen aufweisen. Durch die
Hohlprofile wird erreicht, daß sich der Lichtbogen aus
schließlich im Bereich der Stoßflächen bilden kann.
Soll der Zylinderdeckel nicht einstückig mit dem Zylinder
ausgebildet sein, sondern als zunächst gesondertes Teil mit
dem Zylinder verschweißt werden, so ist es hierzu vorteil
haft, wenn ebenfalls - analog zu dem Zylinderboden - ein
Reibschweißverfahren oder ein Preßschweißverfahren mit
magnetisch bewegtem Lichtbogen angewendet wird.
Bezüglich der bevorzugten Ausführungsform der erfindungs
gemäßen Kolbenzylinderanordnung, wobei der Kolben mit der
Kolbenstange verbunden ist, gibt es zur Montage des Kolbens
und der Kolbenstange grundsätzlich zwei verschiedene Mög
lichkeiten. Zum einen kann vor dem Einsetzen des Kolbens
an diesem die Kolbenstange unlösbar, insbesondere stoff
schlüssig über eine Schweißverbindung oder aber einstückig,
angebracht werden. In diesem Fall wird die Kolbenstange
beim Einsetzen des Kolbens von der Bodenseite her zuerst in
den Zylinder eingesetzt und durch die mit der Kolbenstan
gendichtung versehene Durchgangsöffnung des Zylinderdeckels
geführt. Dabei wird gleichzeitig der Kolben in den Zylin
der eingeführt. Nachfolgend wird dann der Zylinder mit dem
Zylinderboden in der erfindungsgemäßen Weise verschlossen.
Auch die Schweißverbindung zwischen dem Kolben und der Kol
benstange kann erfindungsgemäß in der oben beschriebenen
Weise durch ein Reibschweißverfahren oder ein MBP-Schweiß
verfahren erfolgen. Zum anderen können der Kolben und die
Kolbenstange zunächst als gesonderte Teile montiert werden,
indem die Kolbenstange vor der Deckelseite her durch die
mit der Kolbenstangendichtung versehene Durchgangsöffnung
des Zylinderdeckels geführt und dann über eine lösbare Ver
bindung, insbesondere eine Schraubverbindung, mit dem von
der anderen Seite, d. h. der Bodenseite, her eingesetzten
Kolben verbunden wird.
In einer Weiterbildung der Erfindung kann nach dem Ver
schließen des Zylinders an dem Zylinderboden sowie vorzugs
weise auch an dem freien Ende der Kolbenstange jeweils ein
Montageelement insbesondere stoffschlüssig befestigt wer
den. Dies erfolgt zweckmäßigerweise durch eines der oben
genannten Schweißverfahren, wobei ebenfalls der Kolben in
der angegebenen Anschlagstellung gehalten wird, um eine
Wärmeübertragung in den Bereich der Dichtungen zu vermei
den. Bei der oben beschriebenen Ausführung, wobei der Kol
ben und die Kolbenstange getrennt montiert und erst dann
lösbar verbunden werden, kann das Montageelement am freien
Ende der Kolbenstange natürlich auch vor deren Montage an
gebracht werden, und zwar auf jede beliebige geeignete
Weise sowie gegebenenfalls unter gleichzeitiger Befestigung
eines Zylinder-Schutzrohres.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Un
teransprüchen sowie der folgenden Beschreibung enthalten.
Anhand von zwei in den Zeichnungen dargestellten Ausfüh
rungsbeispielen einer erfindungsgemäßen Kolbenzylinderan
ordnung soll im folgenden die Erfindung näher erläutert
werden. Dabei zeigen:
Fig. 1 einen vereinfachten Teil-Längsschnitt einer ersten
Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kolbenzy
linderanordnung und
Fig. 2 eine zweite Ausführungsform in einer zu Fig. 1
analogen Darstellung.
Eine erfindungsgemäße Kolbenzylinderanordnung 2 besteht wie
üblich aus einem Zylinder 4 mit einem einseitigen Zylinder
deckel 6 und einem gegenüberliegenden Zylinderboden 8. In
nerhalb des Zylinders 4 ist ein Kolben 10 geführt, der eine
den Ringspalt zwischen dem Kolben und dem Zylinder abdich
tende Kolbendichtung 12 aus mindestens einem in einer Kol
benringnut sitzenden Dichtring trägt. In den dargestellten
Ausführungsbeispielen ist der Kolben 10 zudem mit einer
Kolbenstange 14 verbunden, die in axialer Richtung durch
eine zentrische Öffnung 16 des Zylinderdeckels 6 nach außen
geführt ist, wobei der Ringspalt zwischen der Kolbenstange
14 und dem Innenumfang der Öffnung 16 über eine in einer
Innenringnut sitzende Kolbenstangendichtung 18 abgedichtet
ist.
Die Kolbenzylinderanordnung 2 kann im Bereich des Zylinder
bodens 8 sowie am freien, nach außen geführten Ende 19 der
Kolbenstange 14 nicht dargestellte Montageelemente (z. B.
sogenannte "Augen" mit sich quer, insbesondere senkrecht
zur Zylinderachse erstreckenden Montageöffnungen) zum Ver
binden mit beliebigen Maschinen- oder Geräteteilen aufwei
sen.
Der Kolben 10 teilt innerhalb des Zylinders 4 zwei Zylin
derkammern 20, 22 voneinander ab. Im dargestellten Beispiel
mündet in die der Kolbenstange 14 abgekehrte, bodenseitige
Zylinderkammer 20 ein Kanal 24, der durch den Zylinderboden
8 verläuft und die Zylinderkammer 20 mit einem Anschluß 26
für eine externe Leitungsverbindung (nicht dargestellt)
verbindet. Dies kann im Falle der anderen, die Kolbenstange
14 ringraumförmig umschließenden, deckelseitigen Zylinder
kammer 22 analog vorgesehen sein, was jedoch nicht darge
stellt ist. Weiterhin können die Zylinderkammern 20 und 22
auch über mindestens eine nicht dargestellte Passageöffnung
(Drosselöffnung) des Kolbens 10 miteinander verbunden sein.
In der Ausführungsform nach Fig. 1 ist nun erfindungsgemäß
der Zylinderboden 8 über eine Reibschweißung 30 stoff
schlüssig mit dem Zylinder 4 verbunden. Der Zylinderdeckel
6 kann dagegen grundsätzlich auf beliebige Weise unlösbar
mit dem Zylinder 4 verbunden sein. So kann der Zylinderdec
kel 6 erfindungsgemäß einstückig mit dem Zylinder 4 ausge
bildet, insbesondere im Fließpreßverfahren angeformt bzw.
angeschmiedet, oder aber in einem beliebigen Schweißverfah
ren angeschweißt sein. In der dargestellten Ausführungsform
der Erfindung ist jedoch auch der Zylinderdeckel 6 analog
zu dem Zylinderboden 8 über eine Reibschweißung 30 stoff
schlüssig mit dem Zylinder 4 verbunden.
Hierzu ist es vorteilhaft, wenn der Zylinderboden 8 und der
Zylinderdeckel 6 jeweils aus einem äußeren, mit einer
kreisringförmigen Schweißfläche 31 an einer Stirnringfläche
32 des Zylinders 4 anliegenden Abschnitt 34 und einem inne
ren, mit geringem Umfangsspiel in den Zylinder 4 ragenden
Abschnitt 36 bestehen. Dabei besitzt vorzugsweise der äußere
Abschnitt 34 jeweils eine äußere Umfangskontur, die dem
Außenquerschnitt des Zylinders 4 entspricht. Hierdurch er
gibt sich ein glatter Übergang zwischen dem Zylinder 4 und
dem Zylinderboden 8 bzw. dem Zylinderdeckel 6. Bei einem
kreisförmigen Außenquerschnitt des Zylinders 4 ergibt sich
hierdurch eine über die Länge durchgehend zylindrische
Außenfläche mit konstantem Querschnitt bzw. Durchmesser.
Hierbei ist es zudem vorteilhaft, wenn jeweils der innere
Abschnitt 36 des Zylinderbodens 8 und/oder des Zylinder
deckels 6 im unmittelbar an den äußeren Abschnitt 34 an
grenzenden Bereich jeweils eine radiale Außenringnut 38 zur
Aufnahme eines inneren Schweißwulstes 40 aufweist. Dieser
Schweißwulst 40 bildet sich beim Reibschweißvorgang durch
plastifiziertes Material im Bereich der mit einer Anpreß
kraft aufeinandergepreßten, rotationssymmetrischen, d. h.
kreisringförmigen Flächen 31 und 32 des Zylinderdeckels/
-bodens 6/8 und des Zylinders 4. Somit wird durch die
Außenringnut 38 vorteilhafterweise eine "Kammerung" des
inneren Schweißwulstes 40 erreicht. Auf der Außenseite des
Zylinders 4 entsteht zwar in der Regel ebenfalls ein Wulst
40a, der jedoch keine Nachteile verursacht bzw. durch einen
einfachen Schleifvorgang sehr leicht entfernt werden kann.
Der Zylinder 4, der Zylinderboden 8 und vorzugsweise auch
der Zylinderdeckel 6 bestehen aus Stahl, insbesondere aus
St 52. Dieses Material läßt sich gut im Reibschweißverfah
ren verschweißen.
Im folgenden soll die Herstellung der erfindungsgemäßen
Kolbenzylinderanordnung 2 in der Ausführung nach Fig. 1
näher erläutert werden. Zunächst wird an einem Ende eines
beidseitig offenen, den Zylinder 4 bildenden Rohres der
Zylinderdeckel 6 unlösbar angebracht. Dies erfolgt durch
einstückiges Anformen z. B. im Fließpreßverfahren oder durch
Anschweißen eines zunächst gesonderten Teils vorzugsweise
im Reibschweißverfahren. Nähere Einzelheiten hierzu werden
im folgenden noch erläutert werden. Nachfolgend wird die
Kolbenstangendichtung 18 in die Innenringnut der Öffnung 16
des Zylinderdeckels 6 eingesetzt. Für die Kolbenmontage
gibt es zwei alternative Möglichkeiten. Entweder wird der
Kolben 10 vor dem Einsetzen insbesondere unlösbar mit der
Kolbenstange 14 verbunden (verschweißt). In diesem Fall
wird dann von der noch offenen Zylinderseite her der Kolben
10 mit der Kolbenstange 14 voraus in den Zylinder 4 einge
setzt und die Kolbenstange 14 dabei durch die Dichtung 18
geführt, wobei der Kolben 10 bereits mit der Kolbendichtung
12 ausgestattet ist. Alternativ hierzu kann die Kolben
stange 14 auch vor Verbindung mit dem Kolben 10 von der
Seite des Zylinderdeckels 6 her eingeschoben und erst dann
über eine lösbare Verbindung (Schraubverbindung) mit dem
von der anderen Seite her eingesetzten Kolben 10 verbunden
werden. Der Kolben 10 wird dann so weit in Richtung des
Zylinderdeckels 6 verschoben, daß thermische Beschädigung
en der Kolbendichtung 12 ausgeschlossen sind. Mit dieser
Kolbenstellung wird dann der Zylinderboden 8 erfindungsge
mäß im Reibschweißverfahren an dem Zylinder 4 befestigt.
Zum Reibschweißen werden der Zylinder 4 einerseits und der
Zylinderboden 8 bzw. der Zylinderdeckel 6 andererseits re
lativ zueinander mit einer bestimmten Drehzahl in Rotation
um die Zylinderachse versetzt sowie in axialer Richtung mit
einer Anpreßkraft zusammengepreßt. Vorzugsweise wird der
Zylinder 4 ortsfest eingespannt und der Zylinderboden 8
bzw. der Zylinderdeckel 6 in Rotation versetzt und in Rich
tung des Zylinders 4 bewegt. Dabei werden die Drehzahl und
die Anpreßkraft erfindungsgemäß derart gewählt, daß durch
die entstehende Reibung die jeweils erforderliche, mate
rialspezifische Schweißtemperatur erzeugt wird.
Die Ausführungsform der Kolbenzylinderanordnung 2 nach Fig.
2 entspricht im wesentlichen derjenigen nach Fig. 1, wes
halb gleiche Teile mit den gleichen Bezugsziffern bezeich
net sind und daher nicht nochmals beschrieben werden. Im
Unterschied zu Fig. 1 sind nun gemäß Fig. 2 der Zylinder
boden 8 und vorzugsweise auch der Zylinderdeckel 6 jeweils
über eine Lichtbogen-Preßschweißung 44 (sogenannte "MBP-
Schweißung") mit dem Zylinder 4 verbunden. Hierzu bilden
der Zylinderboden 8 und der Zylinderdeckel 6 einerseits und
der Zylinder 4 andererseits jeweils zumindest im Schweiß
stoßbereich geschlossene, einander entsprechende Hohlprofi
le, deren Profilwandungen 46 gegenüberliegende, zu ver
schweißende Stoßflächen 48, 50 aufweisen. Bei diesem
Schweißverfahren werden die zu verbindenden Werkstücke mit
den Stoßflächen 48, 50 aneinander geführt und mit einer
Spannung beaufschlagt. Nachfolgend werden die Werkstücke
bis zu einer definierten Spaltbreite auseinanderbewegt, wo
durch aufgrund der Spannungsbeaufschlagung zwischen den
Stoßflächen 48, 50 ein Lichtbogen gezündet wird. Dieser
Lichtbogen wird durch Magnetkräfte derart schnell über die
Stoßflächen 48, 50 bewegt, daß diese auf eine materialspe
zifische Schweißtemperatur erwärmt und plastifiziert
werden. Nachfolgend werden die Teile mit einer Anpreßkraft
zusammengeführt und so materialeinheitlich unter Bildung
einer Schweißnaht bzw. Schweißwulst verbunden. Im übrigen
wird hinsichtlich der Einbindung dieses Schweißverfahrens
in den gesamten erfindungsgemäßen Verfahrensablauf zum
Herstellen der Kolbenzylinderanordnung 2 auf die obigen
Ausführungen zu Fig. 1 verwiesen.
Erfindungsgemäß erfolgt somit die stoffschlüssige Verbin
dung ohne gesonderte Materialzuführung allein durch Plasti
fizierung des Materials im Bereich der zu verschweißenden
Flächen 31, 32 bzw. 48, 50 und gleichzeitiges bzw. an
schließendes Zusammenpressen.
Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten und beschrie
benen Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern umfaßt auch
alle im Sinne der Erfindung gleichwirkenden Ausführungen.
Insbesondere ist die Erfindung auch bei Kolbenzylinderan
ordnungen anwendbar, deren Kolben ohne nach außen geführte
Kolbenstange schwimmend in dem Zylinder geführt ist (Kol
benspeicher). Ferner können die beiden beschriebenen
Schweißverfahren zur Herstellung einer Kolbenzylinderanord
nung 2 auch kombiniert angewendet werden, d. h. beispiels
weise kann der Zylinderdeckel 6 im Reibschweißverfahren und
der Zylinderboden 8 im MBP-Schweißverfahren oder aber umge
kehrt mit dem Zylinder 4 verbunden werden. Zudem kann auch
für die Verbindungen zwischen dem Kolben und der Kolben
stange sowie zwischen dem Zylinderboden bzw. der Kolben
stange und dem jeweiligen Montageelement wahlweise das
Reibschweißverfahren oder das MBP-Schweißverfahren angewen
det werden.
Claims (20)
1. Verfahren zum Herstellen einer Kolbenzylinderanordnung
(2) mit folgenden Verfahrensschritten:
- 1.1 an einem Ende eines Zylinders (4) wird ein Zylinderdeckel (6) unlösbar angebracht,
- 1.2 ein Kolben (10) wird mit einer Kolbendichtung (12) vom anderen, noch offenen Ende des Zylinders (4) her in den Zylinder (4) eingesetzt und
- 1.3 das offene Ende des Zylinders (4) wird mit einem
durch Schweißen stoffschlüssig befestigten Zylinderboden
(8) verschlossen,
- 1.3.1 wobei eine gezielte und umfänglich gleichmäßige Erwärmung der Teile (4, 8) im Bereich ihrer einander gegenüberliegenden, zu ver schweißenden Flächen (31, 32/48, 50) bis auf eine materialspezifische Schweißtemperatur erfolgt und
- 1.3.2 die Teile (4, 8) mit einer Anpreßkraft zusammengefügt und so materialeinheitlich verbunden werden,
- 1.3.3 wobei während der Erwärmung der Kolben (10) in einem derart weit von dem Schweißbe reich beabstandeten Bereich des Zylinders (4) angeordnet wird, daß die Kolbendich tung (12) vor einer unzulässig hohen thermischen Belastung geschützt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß der
Zylinder (4) und der Zylinderboden (8) durch Reib
schweißen verbunden werden, wobei die Teile (4, 8)
relativ zueinander in Rotation versetzt sowie gleichzeitig
mit der Anpreßkraft zusammengepreßt werden, so
daß die Erwärmung durch Reibung zwischen den zu ver
schweißenden Flächen (31, 32) erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß der
Zylinder (4) und der Zylinderboden (8) durch Preß
schweißen mit magnetisch bewegtem Lichtbogen verbunden
werden, wobei die Erwärmung durch einen zwischen den
voneinander beabstandeten, zu verschweißenden Flächen
(48, 50) erzeugten und durch Magnetkräfte über die
Flächen (4, 8) nach Erwärmung mit der Anpreßkraft zusammengefügt
werden.
4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche
1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß der
Zylinderdeckel (6) als zunächst gesondertes Teil
stoffschlüssig mit dem Zylinder (4) verbunden, insbe
sondere verschweißt wird.
5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche
1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß der
Zylinderdeckel (6) insbesondere im Fließpreßverfahren
einstückig an den Zylinder (4) angeformt wird.
6. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche
1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß an
dem Kolben (10) vor dem Einsetzen unlösbar, insbeson
dere stoffschlüssig über eine Schweißverbindung oder
einstückig, eine Kolbenstange (14) angebracht wird,
die beim Einsetzen des Kolbens (10) durch eine mit
einer Kolbenstangendichtung (18) versehene Durchgang
söffnung (16) des Zylinderdeckels (6) geführt wird.
7. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche
1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß eine
Kolbenstange (14) von der Deckelseite her durch eine
mit einer Kolbenstangendichtung (18) versehene Durch
gangsöffnung (16) des Zylinderdeckels (6) geführt und
über eine lösbare Verbindung, insbesondere eine
Schraubverbindung, mit dem von der anderen Seite her
eingesetzten Kolben (10) verbunden wird.
8. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche
1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, daß an
dem Zylinderboden (8) sowie vorzugsweise auch an dem
freien Ende (19) der Kolbenstange (14) jeweils ein
Montageelement stoffschlüssig befestigt, insbesondere
angeschweißt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, daß am
freien Ende (19) der Kolbenstange (14) vor deren Ein
setzen ein Montageelement angebracht wird.
10. Kolbenzylinderanordnung (2), insbesondere hergestellt
nach dem Verfahren nach einem oder mehreren der
Ansprüche 1 bis 9,
bestehend aus einem Zylinder (4) und einem in dem
Zylinder (4) geführten Kolben (10) mit einer Kolben
dichtung (12), wobei der Zylinder (4) einendig durch
einen Zylinderdeckel (6) und anderendig durch einen
Zylinderboden (8) verschlossen ist,
dadurch gekennzeichnet, daß so
wohl der Zylinderdeckel (6) als auch der Zylinderboden
(8) stoffschlüssig, unlösbar mit dem Zylinder (4) ver
bunden sind.
11. Kolbenzylinderanordnung nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet, daß der
Kolben (10) lösbar oder unlösbar mit einer über eine
Kolbenstangendichtung (18) abgedichtet durch eine Öff
nung (16) des Zylinderdeckels (6) nach außen geführten
Kolbenstange (14) verbunden ist.
12. Kolbenzylinderanordnung nach Anspruch 10 oder 11,
dadurch gekennzeichnet, daß der
Zylinderboden (8) mit dem Zylinder (4) über eine
Reibschweißung (30) verbunden ist.
13. Kolbenzylinderanordnung nach einem oder mehreren der
Ansprüche 10 bis 12,
dadurch gekennzeichnet, daß der
Zylinderdeckel (6) mit dem Zylinder (4) über eine
Reibschweißung (30) verbunden ist.
14. Kolbenzylinderanordnung nach Anspruch 12 oder 13,
dadurch gekennzeichnet, daß der
Zylinderboden (8) und/oder der Zylinderdeckel (6)
jeweils aus einem äußeren, an einer kreisringförmigen
Fläche (31) mit einer Stirnringfläche (32) des Zylin
ders (4) verbundenen Abschnitt (34) und einem inneren,
mit geringem Umfangsspiel in den Zylinder (4) ragenden
Abschnitt (36) bestehen/besteht.
15. Kolbenzylinderanordnung nach Anspruch 14,
dadurch gekennzeichnet, daß der
innere Abschnitt (36) des Zylinderbodens (8) und/oder
des Zylinderdeckels (6) im unmittelbar an den äußeren
Abschnitt (34) angrenzenden Bereich eine radiale,
einen inneren Schweißwulst (40) aufnehmende Außenring
nut (38) aufweist.
16. Kolbenzylinderanordnung nach Anspruch 10 oder 11,
dadurch gekennzeichnet, daß der
Zylinderboden (8) mit dem Zylinder (4) über eine
Lichtbogen-Preßschweißung (44) verbunden ist.
17. Kolbenzylinderanordnung nach einem oder mehreren der
Ansprüche 10 bis 12 sowie 16,
dadurch gekennzeichnet, daß der
Zylinderdeckel (6) mit dem Zylinder (4) über eine
Lichtbogen-Preßschweißung (44) verbunden ist.
18. Kolbenzylinderanordnung nach Anspruch 16 oder 17,
dadurch gekennzeichnet, daß der
Zylinderboden (8) und/oder der Zylinderdeckel (6)
einerseits und der Zylinder (4) andererseits zumindest
im Schweißstoßbereich geschlossene, einander entspre
chende Hohlprofile bilden, deren Profilwandungen (46)
gegenüberliegende, verschweißte Stoßflächen (48, 50)
aufweisen.
19. Kolbenzylinderanordnung nach einem oder mehreren der
Ansprüche 10 bis 12, 14 bis 16 sowie 18,
dadurch gekennzeichnet, daß der
Zylinderdeckel (6) einstückig mit dem Zylinder (4)
ausgebildet ist.
20. Kolbenzylinderanordnung nach einem oder mehreren der
Ansprüche 10 bis 19,
dadurch gekennzeichnet, daß der
Zylinder (4), der Zylinderboden (8) und der Zylinder
deckel (6) sowie vorzugsweise der Kolben (10) und die
Kolbenstange (14) aus Stahl, insbesondere St 52,
bestehen.
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