DE4112956B4

DE4112956B4 - Vorrichtung zum Verschließen von Kolben-Zylinder-Aggregaten

Info

Publication number: DE4112956B4
Application number: DE19914112956
Authority: DE
Inventors: Hermann Itzinger; Horst Drescher; Thomas Eichenmüller; Roland Heinisch; Werner Christel
Original assignee: ZF Sachs AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1991-04-20
Filing date: 1991-04-20
Publication date: 2008-05-15
Anticipated expiration: 2011-04-21
Also published as: FR2675407B1; ES2053386R; ES2053386B1; DE4112956A1; FR2675407A1; ES2053386A2

Abstract

Vorrichtung zum Verschließen eines Kolben-Zylinder-Aggregates, wobei innerhalb eines zylindrischen Behälterrohres eine axial bewegliche Kolbenstange montiert ist und die Kolbenstange von einer Kolbenstangenführung konzentrisch zum Behälterrohr positioniert und gegenüber der Atmosphäre durch eine Kolbenstangendichtung abgedichtet ist, wobei ein Behälterrohrende im Bereich der Kolbenstangenführung umgebördelt ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Behälteraufnahmevorrichtung (2) für das zu verschließende Behälterrohr (3) in einer definierten Position zu einer Referenzebene (20) steht, und mindestens ein Biegewerkzeug (17) radial von außen in eine bezogen auf eine Biegewerkzeugfläche (19) parallele Stellung zum Behälterrohr (3) bewegbar ist, wobei das Biegewerkzeug (17) um einen Kipp-Punkt (22) schwenkbar gelagert ist, der einerseits in einem Abstand in etwa der Behälterwandstärke S parallel zur behälteraußenseitigen Kolbenstangenführungs-Stirnfläche (21) befindet und andererseits auf einem Teilkreis liegt, der dem Behälterrohr-Außendurchmesser entspricht, wobei das Biegewerkzeug (17) für den Verschließvorgang um einen Winkel schwenkbar ist, der sich aus einem Winkel einer behälteraußenseitig liegenden Kolbenstangenführungs-Stirnfläche (21) und der Biegewerkzeugfläche...

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verschließen eines Kolben-Zylinder-Aggregates, gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
Kolben-Zylinder-Aggregate, insbesondere Schwingungsdämpfer, müssen nach der Montage der Baugruppen und dem Befüllen mit Dämpfmedium gas- und/oder öldicht verschlossen werden. Allgemein wird der Schwingungsdämpfer im Bereich der Kolbenstangenführung verschlossen, wie z. B. in der DE 83 11 750 U1 beschrieben, durch partielles Andrücken des Behälterrohres. Für dieses Verfahren lassen sich nur dünnwandige Behälterrohre verwenden oder als Ausweichlösung muß das Behälterrohr an dem zu verschließenden Ende mit einer Behälterrohrwand-Reduzierung ausgeführt sein. Daraus folgt als weiterer schwerwiegender Nachteil, daß sich der belastbare Querschnitt des Behälterrohres stark reduziert. Für hochbelastete Schwingungsdämpfer ist daher dieses Verfahren ungeeignet. Als Alternative werden solche Schwingungsdämpfer häufig mit einer Schraubkappe als Behälterrohrabschluß versehen. Nachteilig erweist sich dabei die teuere Fertigung der Gewindeverbindung sowie die damit verbundenen Montageschwierigkeiten. Ungeachtet dessen erhält man eine Behälterrohrwand-Reduzierung und ein wenig gefälliges Aussehen.
Aus der DE 476 588 C1 ist eine Vorrichtung zum Bearbeiten von Rohrenden bekannt. Eine Bördelrolle ist schwenkbar um einen Kipp-Punkt gelagert und erzeugt eine kreisringförmige Endfläche an dem Rohr. Eine derartige Vorrichtung ist für das Verschließen eines Kolben-Zylinderaggregates ungeeignet, da die Bördelrolle über das Rohrende geschwenkt wird, aus dem bei einem Kolben-Zylinderaggregat eine Kolbenstange ragt.
In diesem Zusammenhang ist noch die US 2 368 817 zu nennen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung zum Verschließen eines Kolben-Zylinder-Aggregates zu realisieren, die eine möglichst große Behälterrohrwandstärke zuläßt, sehr günstige Fertigungsverhältnisse ermöglicht, ein gefälliges Aussehen des zu verschließenden Behälterrohres in Verbindung mit einer glatten Behälterrohroberfläche ergibt.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merkmale nach Patentanspruch 1 gelöst.
Der Kipp-Punkt für das Biegewerkzeug befindet sich in einem parallelen Abstand zur behälteraußenseitigen Kolbenstangen-Stirnfläche, der in etwa der Behälterrohr-Wandstärke entspricht und andererseits auf einem Teilkreis, der im wesentlichen dem Behälterrohr-Außendurchmesser gleicht. Durch diese Abhängigkeit des Kipp-Punktes von den Größenverhältnissen des Behälterrohres läßt sich der Kipp-Punkt für verschiedene Behältergrößen sehr leicht festlegen und ist somit entsprechend reproduzierbar. Daraus ergeben sich für die Serienfertigung sehr kurze Einstellzeiten für das Biegewerkzeug.
Die als Biegewerkzeug verwendete drehbar gelagerte Zylinderrolle garantiert eine saubere Oberfläche ohne Riefen und Kratzer. Bei ungünstigen Behälterrohr-Abmessungen und sich daraus ergebendem Platzmangel läßt sich auch ein löffelähnliches oder fingerartiges Biegewerkzeug einsetzen.
Gemäß einem Unteranspruch kommen mindestens zwei Führungsrollen zum Einsatz, damit das Kolben-Zylinder-Aggregat positioniert ist. Die Anzahl der Führungsrollen ist abhängig von der Anzahl der Biegerollen und dem Behälterdurchmesser. Bei entsprechend großem Behälterrohr-Durchmesser hat sich der Einsatz von drei Wegerollen als sehr vorteilhaft erwiesen, da die Umformung schneller abläuft und man auf die Führungsrollen verzichten kann. In den meisten Einsatzfällen beträgt der Schwenkwinkel ca. 90°.
In einer besonderen Verfahrensvariante kann die Unterstützungsfläche der Behälterrohr-Aufnahmevorrichtung, bezogen auf das Kolben-Zylinder-Aggregat, axial verschoben werden. Damit ist eine stufenlose Längeneinstellung für die Kolben-Zylinder-Aggregate möglich.
Erfindungsgemäß besitzt die Behälterrohr-Aufnahmevorrichtung eine Drehantriebseinrichtung. Eine vorher bestimmte Rotationsgeschwindigkeit, die in einem definierten Verhältnis zur Schwenkgeschwindigkeit des Biegewerkzeuges steht, sorgt für eine hohe Oberflächengüte der Behälterrohr-Umbördelung. In Abwandlung dazu kann auch die Biegerolle einen Drehantrieb besitzen.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung besitzt die Behälterrohr-Aufnahmevorrichtung eine drehbar gelagerte Abstützglocke, die das Kolben-Zylinder-Aggregat innerhalb der Behälterrohr-Aufnahmevorrichtung verspannt. Als weiteres Konstruktionsmerkmal besitzt die Abstützglocke eine Stirnfläche, die als Referenzebene für die Positionierung des Kipp-Punktes dient. Damit können Längentoleranzen zwischen dem Behälterrohr und dem Druckrohr ausgeglichen werden.
Ein besonders rationeller Einsatz der Vorrichtung wird dadurch erzielt, indem das Biegewerkzeug das Kolben-Zylinder-Aggregat innerhalb der Behälterrohr-Aufnahmevorrichtung während des Verschließvorganges verspannt. Es vereinfacht sich der Aufbau der Vorrichtung, da auf eine Abstützglocke verzichtet werden kann.
Zur Verdeutlichung der Erfindung werden die Funktionen und deren Vorteile in der folgenden Figurenbeschreibung näher erläutert. Es zeigt:
1 Prinzipskizze einer Behälterrohr-Aufnahmevorrichtung mit Abstützglocke;
2 Draufsicht der Prinzipskizze aus 1;
3 und 4 Ausschnitt-Darstellung eines Kolben-ZylinderAggregates mit Biegewerkzeug-Bewegung;
5 Prinzipdarstellung einer Behälterrohr-Aufnahmevorrichtung mit stationärer Unterstützungsfläche.
In 1 befindet sich ein komplettes, mit Dämpfmedium gefülltes Kolben-Zylinder-Aggregat 1, in diesem Fall ein Schwingungsdämpfer, in der Behälteraufnahmevorrichtung 2. Bei dem Schwingungsdämpfer handelt es sich um einen bekannten Zweirohrdämpfer, bei dem konzentrisch zu einem Behälterrohr 3 ein Druckrohr 5 angeordnet ist. Eine Kolbenstangenführung 4 positioniert die beiden Rohre zueinander, wobei eine Kolbenstangendichtung 6 innerhalb einer Kolbenstangendichtung-Aufnahmebohrung die Arbeitsräume 8 und 9 gegenüber der Atmosphäre abdichtet.
Die Behälterrohr-Aufnahmevorrichtung 2 verfügt zur axialen Positionierung des Kolben-Zylinder-Aggregates 1 über eine Unterstützungsfläche 10 sowie eine Führungseinrichtung 11 für den unteren Bereich, z. B. dem Auge des Kolben-Zylinder-Aggregates 1. Des weiteren enthält die Behälterrohr-Aufnahmevorrichtung 2 einen Drehantrieb 12 für das Kolben-Zylinder-Aggregat 1. An dem zu verschließenden Ende des Kolben-Zylinder-Aggregates 1 sind Führungsrollen 13 montiert, die für einen exakten Rundlauf des Kolben-Zylinder-Aggregates 1 beim Verschließvorgang sorgen. Eine drehbar gelagerte Abstützglocke 14, die spreizbare Haltefinger 15 besitzt, verspannt das Kolben-Zylinder-Aggregat innerhalb der Behälteraufnahmevorrichtung 2. Zur Einstellung auf verschiedene Kolben-Zylinder-Aggregatlängen kann der Abstand zwischen der Abstützglocke 14 und der Unterstützungsfläche 10 mittels einer Verstelleinrichtung 16, vorzugsweise eines Hydraulikzylinders, stufenlos verändert werden. In dieser Ausführung ist die Verstelleinrichtung 16 der Unterstützungsfläche 10 zugeordnet. Eine umgekehrte Variante, bei der die Verstelleinrichtung 16 Bestandteil der Abstützglocke 14 wäre, erfüllt den gleichen Zweck.
Neben den Führungsrollen 13 verfügt die Behälterrohr-Aufnahmevorrichtung 2 über mindestens ein Biegewerkzeug 17. In der Regel hat das Biegewerkzeug 17 eine zylindrische Kontur und ist um seine Längsachse 18 drehbar gelagert, wobei die Längsachse 18 schwenkbar ausgeführt ist und radial an das Kolben-Zylinder-Aggregat 1 verschoben werden kann zur Anpassung an verschiedene Behälterrohr-Durchmesser. Bei Platzmangel im Bereich des zu verschließenden Endes des Kolben-Zylinder-Aggregates 1 kann anstatt einer Zylinderrolle auch ein flachbauendes Biegewerkzeug eingesetzt werden.
Das Verschließverfahren beginnt damit, daß das Kolben-Zylinder-Aggregat 1 in die Behälterrohr-Aufnahmevorrichtung 2 gestellt wird. Die Verstelleinrichtung 16 fährt das Kolben-Zylinder-Aggregat 1 in Richtung der Abstützglocke 14, die auf die Kolbenstangendichtung 6 drückt und über die Kolbenstangenführung 4 das Kolben-Zylinder-Aggregat 1 verspannt, damit die Bestandteile zueinander kein Spiel aufweisen. Aus Platzgründen ist die Abstützglocke 14 geteilt, wobei die Haltefinger 15 radial spreizbar sind, um das nicht dargestellte Anschlußorgan der Kolbenstange bei der Zustellbewegung des Kolben-Zylinder-Aggregates 1 zu umgehen. In diesem Abschnitt des Verschließvorganges nimmt die Biegewerkzeugfläche 19 eine parallele Stellung zum Behälterrohr 3 ein. Zur axialen Einstellung des Biegewerkzeuges 17 dient als Referenzfläche 20 die Stirnfläche der Abstützglocke 14.
2 verdeutlicht die Anordnung des Kolben-Zylinder-Aggregates 1 innerhalb der Behälterrohr-Aufnahmevorrichtung 2. Das angetriebene Kolben-Zylinder-Aggregat 1 rotiert um seine Längsachse. Aus seiner Grundposition wird das Biegewerkzeug 17 entsprechend seiner Führungsachsen A-A, B-B radial an das Behälterrohr 3 bewegt. Man könnte auch auf die Führungsachse B-B verzichten, doch bietet sich mit dieser Führungsachse die Möglichkeit, die Verteilung der Rollen auf den Behälterrohrumfang optimal einzustellen.
In dieser Ausführung wird die Unterstützungsfläche 10 angetrieben. Denkbar wäre aber auch der Antrieb des Biegewerkzeuges 17, einer Führungsrolle 13 oder der Abstützglocke 14.
Zur Anpassung der Stellung der Führungsrollen 13 an den Behälterrohr-Durchmesser können diese entsprechend den Achsen X1, X2 und Y verschoben werden. Alternativ bietet sich die Möglichkeit, durch Austausch der Führungsrollen 13 für die jeweils angepaßten Durchmesser diese Einstellmaßnahmen vorzunehmen.
Die 3 und 4 zeigen einen Ausschnitt aus dem Kolben-Zylinder-Aggregat im Bereich des zu verschließenden Endes mit einer Biegerolle als Biegewerkzeug 17. Auf die Führungsrollen 13 und die Abstützglocke 14 ist zur Vereinfachung verzichtet worden.
Innerhalb der Kolbenstangenführung 4 ist die Kolbenstangendichtung 6 montiert. Sie baut um ein bestimmtes Maß E höher als die Stirnfläche 21 der Kolbenstangenführung 4. Aus der Position der Kolbenstangen-Stirnfläche und dem Behälterrohr-Durchmesser ergibt sich ein Kipp-Punkt 22, der im parallelen Abstand, der der Wandstärke S des Behälterrohres 3 entspricht, steht. Dieser Kipp-Punkt 22 stellt einen Punkt auf der Schwenkachse für das Biegewerkzeug 17 dar.
Beim Verschließvorgang schwenkt das Biegewerkzeug 17 mit einer im Verhältnis zur Rotationsgeschwindigkeit geringeren Geschwindigkeit um den Kipp-Punkt 22. Dabei wird das Behälterrohr 3, das keinerlei Ausklinkungen oder Wandstärken-Reduzierungen aufweist, falten- und riefenfrei auf die Kolbenstangenführung 4 umgebördelt. Gleichzeitig wird die Kolbenstangendichtung 6 innerhalb der Kolbenstangendichtungs-Aufnahmebohrung 7 der Kolbenstangenführung 4 verspannt.
Man erhält eine Behälterrohr-Wandstärke im Bereich des zu verschließenden Behälterrohr-Endes aufgrund der Stauch- und Walzbewegung, die mindestens so groß ist wie im übrigen Behälterrohrbereich. Nach dem Verschließvorgang muß das Behälterrohr 3 durch geeignete Maßnahmen so bearbeitet werden, daß es sich gegenüber dem Druckrohr 5 verkürzt, z. B. durch das Walzen des Behälterrohres 3.
5 zeigt eine Behälterrohr-Aufnahmevorrichtung 2 mit einer stationären Unterstützungsfläche 10. Im Gegensatz zur 1 entfällt bei dieser Vorrichtungsvariante die Abstützglocke 14. Führungsrollen 13 sind in dieser vereinfachten Darstellung nicht eingezeichnet.
Es ist für diese Vorrichtungsvariante wichtig, daß die Längentoleranzen zwischen dem Druckrohr 5 und dem Behälterrohr 3 relativ klein sind. Als Referenzebene dient in dieser Ausführung die Unterstützungsfläche 10. Eine zusätzliche Anforderung wird an die Kolbenstangenführung 4 gestellt, die eine größere Stirnfläche 21 besitzen muß, damit sie beim Verschließvorgang aufgrund der erhöhten Belastung nicht beschädigt wird. Das Grundprinzip des Verschließverfahrens entspricht den 1 bis 4. Zusätzlich zu der Schwenk- und Rotationsbewegung führt das Biegewerkzeug 17, nachdem die Umbördelung 23 an der Stirnfläche 21 der Kolbenstangenführung 4 anliegt, eine Stauchbewegung in Richtung der Unterstützungsfläche 10 aus. Während dieser Stauchbewegung findet permanent eine relative Rotationsbewegung zwischen dem Kolben-Zylinder-Aggregat 1 und dem Biegewerkzeug 17 statt. Beim Stauchen drückt das Biegewerkzeug 17 über die Kolbenstangenführung 4 auf das Druckrohr 5 und verkürzt dieses elastisch. Dadurch verlängert sich relativ das Behälterrohr 3 gegenüber dem Druckrohr 5, wobei der entstandene Materialüberschuß des Behälterrohres 3 in die Umbördelung 23 gleich eingewalzt wird.
Nach Abschluß der Stauchbewegung entspannt sich das Druckrohr 5 und sorgt über die Kolbenstangenführung 4 und die dort anliegende Umbördelung 23 für eine Zugspannung im Behälterrohr 3. Durch diese Maßnahme kann auf ein anschließendes Behälterrohrbearbeiten verzichtet werden.

Claims

Vorrichtung zum Verschließen eines Kolben-Zylinder-Aggregates, wobei innerhalb eines zylindrischen Behälterrohres eine axial bewegliche Kolbenstange montiert ist und die Kolbenstange von einer Kolbenstangenführung konzentrisch zum Behälterrohr positioniert und gegenüber der Atmosphäre durch eine Kolbenstangendichtung abgedichtet ist, wobei ein Behälterrohrende im Bereich der Kolbenstangenführung umgebördelt ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Behälteraufnahmevorrichtung (2) für das zu verschließende Behälterrohr (3) in einer definierten Position zu einer Referenzebene (20) steht, und mindestens ein Biegewerkzeug (17) radial von außen in eine bezogen auf eine Biegewerkzeugfläche (19) parallele Stellung zum Behälterrohr (3) bewegbar ist, wobei das Biegewerkzeug (17) um einen Kipp-Punkt (22) schwenkbar gelagert ist, der einerseits in einem Abstand in etwa der Behälterwandstärke S parallel zur behälteraußenseitigen Kolbenstangenführungs-Stirnfläche (21) befindet und andererseits auf einem Teilkreis liegt, der dem Behälterrohr-Außendurchmesser entspricht, wobei das Biegewerkzeug (17) für den Verschließvorgang um einen Winkel schwenkbar ist, der sich aus einem Winkel einer behälteraußenseitig liegenden Kolbenstangenführungs-Stirnfläche (21) und der Biegewerkzeugfläche (19) ergibt, wobei das Behälterrohr (3) und das Biegewerkzeug (17) eine rotatorische Relativbewegung zueinander ausführen und das Biegewerkzeug (17) nach dem Verschließvorgang wieder in eine Ausgangsposition zurückgeschwenkbar ist.
Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Biegewerkzeug (17) mindestens eine drehbar gelagerte Zylinderrolle verwendet wird.
Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Behälterrohr-Aufnahmevorrichtung (2) mindestens zwei Führungsrollen (13) zur radialen Positionierung des Kolben-Zylinder-Aggregates (1) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruchen 2, dadurch gekennzeichnet, daß drei Biegerollen, angeordnet auf einem Kippkreis verwendet werden.
Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwenkwinkel des Biegewerkzeuges (17) 90° ist.
Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Behälterrohr-Aufnahmevorrichtung (2) eine Unterstützungsfläche (10) aufweist, die, bezogen auf das Kolben-Zylinder-Aggregat (1), axial verschoben werden kann.
Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Behälterrohr-Aufnahmevorrichtung (2) eine Dreh-Antriebs-Einrichtung (12) besitzt.
Vorrichtung nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Biegerolle eine Dreh-Antriebs-Einheit (12) besitzt.
Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Behälterrohr-Aufnahmevorrichtung (2) eine drehbar gelagerte Abstützglocke (14) besitzt, die das Kolben-Zylinder-Aggregat (1) innerhalb der Behälteraufnahmevorrichtung (2) axial vorspannt.
Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstützglocke (14) eine zur Kolbenstangenführung (4) gerichtete Stirnfläche enthält, die als Referenzfläche (20) dient.
Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Biegewerkzeug (17) das Kolben-Zylinder-Aggregat (1) innerhalb der Behälteraufnahmevorrichtung (2) während des Verschließvorganges axial vorspannt.