SCHULENBURG, Matthias (Heerstr. 386a, Berlin, 13593, DE)
JÄGER, Matthias (Berliner Str. 4, Hohen Neuendorf, 16540, DE)
WOLF, Klaus (Prager Str. 3, Essen, 45131, DE)
BREUER, Jürgen (Johann-Fruhen-Strasse 34, Grefrath, 47929, DE)
SCHLUPEK, Martin (Rath 7, Remscheid, 42855, DE)
INPRO INNOVATIONSGESELLSCHAFT FÜR FORTGESCHRITTENE PRODUKTIONSSYSTEME IN DER FAHRZEUGINDUSTRIE MBH (Hallerstrasse 1, Berlin, 10587, DE)
GLEICH, Henning (Im Angerfeld 10, Duisburg, 47259, DE)
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| Patentansprüche 1. Verfahren zum Herstellen eines rohrförmigen rotationssymmetrischen Kfz- Fahrwerkbauteils wie einer Kolbenstange, bei dem ein rohrförmiges rotationssymmetrisches Bauelement und mindestens ein rotationssymmetrisches Ansatzelement an einander axial zugewandten Enden gefügt werden, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Verfahrensschritte: das rohrförmige rotationssymmetrische Bauelement (2) und das mindestens eine rotationssymmetrische Ansatzelement (3) werden mit einem radialen Spiel so dimensioniert gewählt, dass beim Einfügen eines axial gerichteten Fügeteils (4) des Ansatzelementes (3) in das diesem zugewandte Ende des rohrförmigen rotationssymmetrischen Bauelementes (2) mindestens ein sich axial erstreckender Klebespalt (11) zwischen dem Innen- (14) und/oder Außenmantel (21) des rohrförmigen rotationssymmetrischen Bauelementes (2) und mindestens einer Mantelfläche (12) des axial gerichteten Fügeteils (4) des Ansatzelementes (3) gebildet wird, dann werden der Innen- (14) und/oder Außenmantel (21) des rohrförmigen rotationssymmetrischen Bauelementes (2) und/oder die mindestens eine Mantelfläche (12) des rotationssymmetrischen Ansatzelementes (3) jeweils über einen in Axialrichtung gleich langen Abschnitt ihrer einander axial zugewandten Enden mit einer Schicht mindestens eines kalthärtenden Klebstoffes (13) versehen derart, dass die radiale Stärke des zu bildenden Klebespaltes (11) vollkommen mit Klebstoff (13) auszufüllen ist, und anschließend wird das axial gerichtete Fügeteil (4) des rotationssymmetrischen Ansatzelementes (3) in das rohrförmige rotationssymmetrische Bauelement (4) bis zum Anschlag eines radial gerichteten Kragens (5) des Ansatzelementes (3) an der Stirnfläche des rohrförmigen rotationssymmetrischen Bauelementes (2) eingeführt, wobei die zugeordnete Öffnung des rohrförmigen Bauelementes (2) von dem radial gerichteten Kragen (5) verschlossen wird, und der mindestens eine sich axial erstreckende Klebespalt (11) zwischen dem Innen- (14) und/oder Außenmantel (21) des rohrförmigen rotationssymmetrischen Bauelementes (2) und der mindestens einen Mantelfläche (12) des axial gerichteten Fügeteils (4) des rotationssymmetrischen Ansatzelementes (3) mit dem mindestens einen kalthärtenden Klebstoff (13) gefüllt wird, durch den die in Axialrichtung gleich langen Klebeabschnitte der einander gegenüberliegenden Mantelflächen der beiden Fügepartner kalt zu einer hochfesten Fügeverbindung verklebt werden, die eine Zugscherfestigkeit aufweist, die einer Ausreißkraft von maximal 35 kN standhält. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kolbenstangenrohr und ein gedrehtes Gewindezapfenelement zu der Kolbenstange zusammengebaut werden, indem auf den Außenmantel eines hohlzylindrischen oder massiven Fügeteils des Gewindezapfenelementes, das sich von einer radial gerichteten Abschlussplatte des Gewindezapfenelementes in Axialrichtung entgegengesetzt zu dem Gewindeteil des Gewindezapfenelementes erstreckt und dessen Außendurchmesser ein die radiale Stärke des Klebespaltes bestimmendes Untermaß zum Innendurchmesser des Kolbenstangenrohres aufweist, der mindestens eine kalthärtende Klebstoff aufgetragen wird, und anschließend das mit dem kalthärtenden Klebstoff versehene hohlzylindrische oder massive Fügeteil des Gewindezapfenelementes in eine endseitige Öffnung des Kolbenstangenrohres bis zum Anschlag der radial gerichteten Abschlussplatte des Gewindezapfenelementes an der entsprechenden Stirnfläche des Kolbenstangenrohres eingepasst wird, wobei der auf den Außenmantel des hohlzylindrischen oder massiven Fügeteils des Gewindezapfenelementes aufgebrachte mindestens eine kalthärtende Klebstoff den Klebespalt ausfüllt und der Außenmantel des hohlzylindrischen oder massiven Fügeteils des Gewindezapfenelementes über seine axiale Länge an dem gegenüberliegenden axial gerichteten Abschnitt des Innenmantels des Kolbenstangenrohres verklebt und die Kolbenstange kalt gefügt hergestellt wird. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gewindezapfenelement mit einem Fügeteil verwendet wird, das - gesehen im Längsschnitt - eine sich in Axialrichtung erstreckende hohlzylindrische Innenkomponente und eine diese umfassende, sich in Axialrichtung erstreckende hohlzylindrische Außenkomponente aufweist, die in einem radialen Abstand zur hohlzylindrischen Innenkomponente angeordnet ist, der der Summe aus der Rohrstärke des dem Fügeteil des Gewindezapfenelementes zugewandten Endes des Kolbenstangenrohres und der Summe der radialen Stärken der zu bildenden Klebespalte entspricht, und die mit der hohlzylindrischen Innenkomponente eine sich in Axialrichtung erstreckende Passnut bildet, deren Tiefe der axial gerichteten Klebelänge der zu bildenden Klebeverbindung entspricht, in die umlaufende Passnut des Fügeteils des Gewindezapfenelementes der mindestens eine kalthärtende Klebstoff in einer Menge eingebracht wird, deren Volumen mindestens dem doppelten Volumen eines zu bildenden Klebespaltes entspricht, worauf das Gewindezapfenelement und das Kolbenstangenrohr derart in Eingriff gebracht werden, dass das entsprechende Ende des Kolbenstangenrohres in die Passnut des Fügeteils des Gewindezapfenelementes bis zum Anschlag seiner Stirnfläche am Boden der Passnut des Fügeteils in dessen Achsrichtung so eingefügt wird, da^s zwischen dem Außenmantel der hohlzylindrischen Innenkomponente des Fügeteils des Gewindezapfenelementes und dem Innenmantel des Kolbenstangenrohres und zwischen dem Innenmantel der hohlzylindrischen Außenkomponente des Fügeteils des Gewindezapfenelementes und dem Außenmantel des Kolbenstangenrohres jeweils ein Klebespalt gebildet wird, der jeweils durch Verdrängung des in die Passnut eingebrachten mindestens einen kalthärtenden Klebstoffs mit diesem gefüllt wird, durch den das Ende des Klebestangenrohres mit dem Fügeteil über die Kleblänge verklebt und die Kolbenstange dabei kalt gefügt hergestellt wird. 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass beim Ineingriffbringen des Fügeteils des Gewindezapfenelementes und des Kolbenstangenrohres deren entsprechendes Ende koaxial in die Passnut eingefügt wird, wobei der zwischen dem Außenmantel der hohlzylindrischen Innenkomponente des Fügeteils des Gewindezapfenelementes und dem Innenmantel des Kolbenstangenrohres erzeugte Klebespalt und der zwischen dem Außenmantel des Kolbenstangenrohres und dem Innenmantel der hohlzylindrischen Außenkomponente des Fügeteils des Gewindezapfenelementes erzeugte Klebespalt mit gleichem radialen Abstand ausgebildet werden. 5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass beim Ineingriffbringen des Gewindezapfenelementes und des Kolbenstangenrohres dessen entsprechendes Ende derart in Achsrichtung des Fügeteils in die Passnut eingefügt wird, dass der zwischen dem Außenmantel der hohlzylindrischen Innenkomponente des Fügeteils des Gewindezapfenelementes und dem Innenmantel des Kolbenstangenrohres erzeugte Klebespalt und der zwischen dem Außenmantel des Kolbenstangenrohres und dem Innenmantel der hohlzylindrischen Außenkomponente des Fügeteils des Gewindezapfenelementes erzeugte Klebespalt mit unterschiedlicher radialer Abmessung ausgebildet werden. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gewindezapfenelement mit einem Fügeteil verwendet wird, bei dem - gesehen im Längsschnitt - die axial gerichtete Ausdehnung des Außenmantels der hohlzylindrischen Innenkomponente des Fügeteils des Gewindezapfenelementes und des Innenmantels der hohlzylindrischen Außenkomponente des Fügeteils des Gewindezapfenelementes unterschiedlich ist, und dass somit die zwischen dem Außenmantel der hohlzylindrischen Innenkomponente des Fügeteils und dem Innenmantel des Kolbenstangenrohres und zwischen dem Außenmantel des Kolbenstangenrohres und dem Innenmantel der hohlzylindrischen Außenkomponente des Fügeteils erzeugten Klebespalte mit unterschiedlicher axialer Länge ausgebildet werden. 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die erzeugten Klebespalte jeweils mit demselben kalthärtenden Klebstoff oder mit einem unterschiedlichen kalthärtenden Klebstoff ausgefüllt werden. 8. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der zwischen dem Innenmantel der hohlzylindrischen Außenkomponente des Fügeteils des Gewindezapfenelementes und dem Außenmantel des Kolbenstangenrohres erzeugte Klebespalt mit einer längeren axialen Ausdehnung als der zwischen dem Außenmantel der hohlzylindrischen Innenkomponente des Fügeteils des Gewindezapfenelementes und dem Innenmantel der Kolbenrohrstange erzeugte Klebespalt ausgebildet wird. 9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Klebespalt mit einer radialen Stärke im Bereich von 0,01 mm bis 0,50 mm gebildet wird. 10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Auftrag des mindestens einen kalthärtenden Klebstoffs auf den Innen- und/oder Außenmantel des rohrförmigen rotationssymmetrischen Bauelementes und/oder auf den mindestens einen Mantel des rotationssymmetrischen Ansatzelementes in radialer Richtung durch Relativbewegung des jeweiligen Mantels zu einer Auftragswalze oder zu einer Klebstoffraupenauftragsdüse oder durch Tauch-, Sprüh- oder Spritzapplikation erfolgt. 11. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Einbringen des mindestens einen kalthärtenden Klebstoffs in die Passnut des Fügeteils des Gewindezapfenelementes volumetrisch mittels eines Kolbendosierers erfolgt. 12. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 und 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass bei Verwendung eines Kolbenstangenrohres mit einem Innendurchmesser von 12 mm ein gedrehtes Gewindezapfenelement mit einem hohlzylindrischen Fügeteil verwendet wird, das eine axiale Klebelänge von 20 mm und einen Außendurchmesser mit Untermaß von 0,05 mm zum Innendurchmesser des Kolbenstangenrohres aufweist, wobei über die axiale Klebelänge des hohlzylindrischen Fügeteils die kalthärtende Klebstoffschicht in einer Dicke von 25 um auf dem Außenmantel des hohlzylindrischen Fügeteils aufgebracht wird, durch die das hohlzylindrische Fügeteil mit dem Kolbenstangenrohr auf einer entsprechenden axialen Klebelänge seines zugeordneten Endes kalt zu einer Fügeverbindung verklebt wird, die eine Zugscherbelastung aufweist, die einer Ausreißkraft von 13,5 kN standhält. 13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein rohrförmiges rotationssymmetrisches Bauelement oder ein Kolbenstangenrohr, das aus einem nicht verschweißbaren Werkstoff hergestellt ist, und/oder mindestens ein rotationssymmetrisches Ansatzelement oder ein Gewindezapfenelement, das aus einem nicht verschweißten Werkstoff hergestellt ist, verwendet werden. 14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein rohrförmiges rotationssymmetrisches Bauelement oder ein Kolbenstangenrohr, das aus einem vorvergüteten Material hergestellt ist, und/oder mindestens ein rotationssymmetrisches Ansatzelement oder ein Gewindezapfenelement, das aus einem vorvergüteten Material hergestellt ist, verwendet werden. 15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein rohrförmiges rotationssymmetrisches Bauelement oder ein Kolbenstangenrohr verwendet wird, das PTFE-beschichtet ist. 16. Gebaute Kolbenstange mit einem rotationssymmetrischen Kolbenstangenrohr, das an mindestens einem Ende mit einem rotationssymmetrischen Gewindezapfenelement durch Fügen verbunden ist, gekennzeichnet durch die Kombination der Merkmale, dass - das rotationssymmetrische Gewindezapfenelement (3) ein hohlzylindrisches Fügeteil (4) aufweist, das sich von einem rotationssymmetrischen Basisteil (5) des Gewindezapfenelementes (3), das einen dem Außendurchmesser des Kolbenstangenrohres (2) entsprechenden Durchmesser aufweist, entgegengesetzt zum Gewindeteil (22) des Gewindezapfenelementes (3) in dessen Achsrichtung erstreckt, - das rotationssymmetrische Basisteil (5) des Gewindezapfenelementes (3) an der diesem zugewandten Stirnfläche (7) des Endes des Kolbenstangenrohres (2) bündig anliegt und die Öffnung (8) am Ende des Kolbenstangenrohres (2) verschließt, und - das hohlzylindrische Fügeteil (4) des Gewindezapfenelementes (3) koaxial im Ende des Kolbenstangenrohres (2) positioniert ist und einen Außendurchmesser besitzt, der zum Innendurchmesser (10) des Kolbenstangenrohres (2) ein Untermaß aufweist, das der radialen Abmessung eines Klebespaltes (11) entspricht, der zwischen dem Innenmantel (14) des Kolbenstangenrohres (2) und dem Außenmantel (12) des hohlzylindrischen Fügeteils (2) über dessen axiale Länge gebildet und mit einem kalthärtenden Klebstoff (13) ausgefüllt ist, durch den der Außenmantel (12) des hohlzylindrischen Fügeteils (4) und der Innenmantel (14) des Endes des Kolbenstangenrohres (2) hochfest über eine der axialen Länge des Klebespaltes (11) entsprechende Klebelänge miteinander verklebt und das Kolbenstangenrohr (2) und das Gewindezapfenelement (3) dadurch kalt zur Kolbenstange (1) gefügt sind, die eine Zugscherfestigkeit besitzt, die einer Ausreißkraft von maximal 35 kN standhält. 17. Gebaute Kolbenstange mit einem rotationssymmetrischen Kolbenstangenrohr, das an mindestens einem Ende mit einem rotationssymmetrischen Gewindezapfenelement durch Fügen verbunden ist, gekennzeichnet durch die Kombination der Merkmale, dass das rotationssymetrische Gewindezapfenelement (3) ein Fügeteil (4) aufweist, das eine sich in Achsrichtung des Gewindezapfenelementes (3) erstreckende hohlzylindrische Innenkomponente (15) und eine diese umfassende, sich in Achsrichtung (6) des Gewindezapfenelementes (3) erstreckende hohlzylindrische Außenkomponente (16) aufweist, die in einem radialen Abstand zur hohlzylindrischen Innenkomponente (15) angeordnet ist, der der Summe aus der Rohrstärke des dem Fügeteil (4) des Gewindezapfenelementes (3) zugewandten Endes des Kolbenstangenrohres (2) und der Summe der radialen Ausmaße der zu bildenden Klebespalte (11) entspricht, die hohlzylindrische Außenkomponente(16) des Fügeteils (4) mit dessen hohlzylindrischer Innenkomponente (15) eine in Axialrichtung erstreckende Passnut (17) bildet, deren Tiefe der axialgerichteten Klebelänge der zu bildenden Klebeverbindung entspricht, - in die umlaufende Passnut (17) des Fügeteils (4) das diesem zugewandte Ende des Kolbenstangenrohres (2) bis zum Anschlag seiner Stirnfläche (7) am Boden (18) der Passnut (17) des Fügeteils (4) so eingefügt ist, dass zwischen dem Außenmantel (19) der hohlzylindrischen Innenkomponente (15) und dem Innenmantel (14) des Kolbenstangenrohres (2) und dem Außenmantel (21) des Kolbenstangenrohres (2) und dem Innenmantel (20) der hohlzylindrischen Außenkomponente (16) des Fügeteils (4) jeweils ein Klebespalt (11) gebildet ist, der jeweils mit einem kalthärtenden Klebstoff (13) gefüllt ist, wobei das in die Passnut (17) des Fügeteils (4) eingefügte Ende des Kolbenstangenrohres (2) mit dem Fügeteil (4) des Gewindezapfenelementes (3) über die doppelte Länge eines Klebespaltes (11) durch den kalthärtenden Klebstoff (13) kalt zur Kolbenstange (1) gefügt ist, die eine Zugscherfestigkeit besitzt, die einer Ausreißkraft von maximal 35 kN standhält. 18. Gebaute Kolbenstange nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Fügeteil (4) des Gewindezapfenelementes (3) so gestaltet ist, dass sich die hohlzylindrische Außenkomponente (16) des Fügeteils (4) in dessen Achsrichtung (6) über eine größere Strecke entgegengesetzt zu dem Gewindeteil (22) des Gewindezapfenelementes (5) von dessen rotationssymmetrischen Basisteil (5) erstreckt als die hohlzylindrische Innenkomponente (15) des Fügeteils (4), und - somit die axialen Klebelängen des zwischen dem Außenmantel (19) der hohlzylindrischen Innenkomponente (15) des Fügeteils (4) und dem Innenmantel (14) des Kolbenstangenrohres (2) erzeugten Klebespaltes (11) und des zwischen dem Außenmantel (21) des Kolbenstangenrohres (2) und dem Innenmantel (20) der hohlzylindrischen Außenkomponente (16) des Fügeteils (4) erzeugten Klebespaltes (11) unterschiedlich sind und damit auch die jeweilige axiale Klebelänge des den jeweiligen Klebespalt (11) · ausfüllenden kalthärtenden Klebstoffs (13). 19. Gebaute Kolbenstange nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenkontur des Fügeteils (4) des rotationssymmetrischen Gewindezapfenelementes (3) sich in Achsrichtung (6) des Fügeteils (4) vom Basisteil (5) des rotationssymmetrischen Gewindezapfenelementes (3) weg konisch verjüngend gestaltet und eine stabile Spannungsverteilung in dem mindestens einen kalthärtenden Klebstoff (13) in den Klebespalten (11) gegeben ist. |
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines rohrförmigen rotationssymmetrischen Kfz-Fahrwerkbauteils wie einer Kolbenstange, bei dem ein rohrförmiges rotationssymmetrisches Bauelement und mindestens ein rotationssymmetrisches Ansatzelement an einander zugewandten Enden gefugt werden.
Die Erfindung betrifft weiterhin eine gebaute Kolbenstange mit einem rotationssymmetrischen Kolbenstangenrohr, das an mindestens einem Ende mit einem rotationssymmetrischen Gewindezapfenelement durch Fügen verbunden ist.
Es ist bekannt (MTZ 10/2007 Jahrgang 68), maßgeschneiderte rotationssymmetrische Rohrformate an mindestens einem Ende mit einem rotationssymmetrischen Funktionszapfen mittels Laserschweißen z.B. zu einer Kfz-Stoßdämpferkomponente zu fügen.
Bekannt ist auch (DE 42 01 837 C2), bei einem Federbein mit verstellbarem Federteller für ein Rad eines Kraftfahrzeuges zur Abstützung des Federtellers ein topfförmiges Halteelement, das auf den Zylinder des Schwingungsdämpfers aufgeschoben wird und sich mit seinem Boden stirnseitig des Zylinders abstützt, mit dem Zylinder des Schwingungsdämpfers durch Klebung zu verbinden.
Bekannt ist ferner (Schindel-Bidinelli, E. H.; Gutherz, W.: Konstruktives Kleben. Weinheim: VCH Verlagsgesellschaft mbH, 1988. S. 79-80. -ISBN 3 - 527-26646-1), dass beim Nahtabdichten von Konstruktionsteilen mittels Klebstoff eine doppele Überlappung letzterer wie auch eine Fügeverbindung von Innen- und Außenmantel zweier rohrförmiger Konstruktionselemente mittels Klebstoff gute Festigkeitswerte aufweisen
Für zukünftige Fahrzeuggenerationen wird auch im Fahrwerksbereich verstärkt über den Einsatz neuer Werkstoffe und damit teilweise zwangsläufig verbunden über neue Fügeverfahren nachgedacht. Die Reduzierung des Gewichts der Fahrwerksteile bei gleichbleibender oder höherer Steifigkeit ist ein maßgebliches Ziel, zu dessen Erreichen der Einsatz von hochfesten Stählen, Aluminium oder auch Kunststoffen unvermeidbar ist. Aus derartigen Werkstoffen gebildete Fahrwerkskomponenten sind durch ihre unterschiedlichen Schmelztemperaturen nicht mehr schweißbar. Einsetzbar sind daher nur Werkstoff-Kombinationen miteinander schweißbarer Werkstoffe. Auch erlaubt der Wärmeeintrag in das Bauteil beim Schweißprozess nicht den Einsatz z.B. von vorvergüteten Materialien und gegebenenfalls ist eine Nachbearbeitung der Schweißstelle erforderlich. Zudem muss die Fertigungsreihenfolge auf den Schweißprozess abgestimmt werden.
Die Erfindung hat zum Ziel, für ein Fügen eines rohrförmigen rotationssymmetrischen Bauteils und mindestens eines rotationssymmetrischen Ansatzelementes an deren einander axial zugewandten Enden zu sorgen, bei dem die zuvor aufgezeigten Nachteile vermieden werden.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs erwähnten Art zur Verfügung zu stellen, dass ohne einen Schweißprozess bei Herstellung der Fügeverbindung der beiden Fügepartner auskommt und zugleich eine Zugscherfestigkeit der Fügeverbindung der beiden Fügepartner gewährleistet, die den Belastungsanforderungen an eine gebaute Kolbenstange genügt
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Kombination folgender Verfahrensschritte : das rohrförmige rotationssymmetrische Bauelement und das mindestens eine rotationssymmetrische Ansatzelement werden mit einem radialen Spiel zueinander so dimensioniert gewählt, dass beim Einfügen eines axial gerichteten Fügeteils des rotationssymmetrischen Ansatzelementes in das diesem zugewandte Ende des rohrförmigen rotationssymmetrischen Bauelementes mindestens ein sich axial erstreckender Klebespalt zwischen dem Innen- und/oder Außenmantel des rohrförmigen rotationssymmetrischen Bauelementes und mindestens einer Mantelfläche des axial gerichteten Fügeteils des rotationssymmetrischen Ansatzelementes gebildet wird, dann werden der Innen- und/oder Außenmantel des rohrförmigen rotationssymmetrischen Bauelementes und/oder die mindestens eine Mantelfläche des rotationssymmetrischen Ansatzelementes jeweils über einen in Axialrichtung gleich langen Abschnitt ihrer einander axial zugewandten Enden mit einer Schicht mindestens eines kalthärtenden Klebstoffes versehen derart, dass die radiale Stärke des zu bildenden Klebespaltes vollkommen mit Klebstoff auszufüllen ist,
anschließend wird das axial gerichtete Fügeteil des rotationssymmetrischen Ansatzelementes in das rohrförmige rotationssymmetrische Bauelement bis zum Anschlag eines radial gerichteten rotationssymmetrischen Basisteils des rotationssymmetrischen Ansatzelementes an der Stirnfläche des rohrf rrnigen rotationssymmetrischen Bauelementes emgefuhrt wird, wobei die zugeordnete Öffnung des rohrfbrrnigen rotationssymmetrischen Bauelementes von dem radial gerichteten rotationssymmetrischen Basisteil verschlossen wird, und der mindestens eine sich axial erstreckende Klebespalt zwischen dem Innen- und/oder Außenmantel des rohrfbrrnigen rotationssymmetrischen Bauelementes und der mindestens einen Mantelfläche des axial gerichteten Fügeteils des rotationssymmetrischen Ansatzelementes mit dem mindestens einen kalthärtenden Klebstoff gefüllt wird, durch den die in Axialrichtung gleich langen Klebeabschnitte der einander gegenüberliegenden Mantelflächen der beiden Fügepartner kalt zu einer hochfesten Fügeverbindung verklebt werden, die eine Zugscherfestigkeit aufweist, die einer maximalen Ausreißkraft von 35 KN standhält.
Vorzugsweise wird das Untermaß des Außendurchmessers des hohlzylindrischen Fügeteils, des Durchmessers des massiven Fügeteils oder des Außendurchmessers der Innenkomponente des Fügeteils des Gewindezapfenelementes zum Innendurchmesser des Kolbenstangenrohres im Bereich von 0,01 mm bis 0,50 mm gewählt.
Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den Patentansprüchen 2 bis 15 beschrieben.
Die genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß auch durch die Gesamtheit der Merkmale einer gebauten Kolbenstange nach Patentanspruch 16 und Patentanspruch 17 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen gebauten Kolbenstange sind in den Patentansprüchen 18 und 19 beschrieben.
Die erfindungsgemäße Kombination gemäß Patentanspruch 1 wie auch gemäß der Patentansprüche 16 und 17 ermöglicht in überraschender Weise, dass die kaltklebgefugte Verbindung der beiden Fügepartner einer Ausreißkraft von maximal 35 kN widersteht und somit jeglichen Anforderungen an die Belastbarkeit einer gebauten Kolbenstange genügt Durch die vorliegende Erfindung können z.B. neue Werkstoff-Kombinationen, die nicht zwangsläufig schweißbar sein müssen, für eine Herstellung z.B. einer Kolbenstange verwendet werden. Zudem muss die Abfolge der einzelnen Fertigungsschritte nicht mehr auf einen Schweißprozess abgestimmt werden, d.h. Kosten und Zeitaufwand des bisherigen Fertigungsablaufes, die sich durch den Wärmeeintrag in die Fügepartner, deren Verzug und/oder eine erforderlicher Nacharbeit der Fügestellen ergeben, fallen weg. Ein Bauteilverzug wird vermieden und der Einsatz von vorveredelten, standardisierten Halbzeugen möglich gemacht. Durch die Möglichkeit der Verwendung neuer Werkstoff- Kombinationen ist die Kombination neuer Reibpartner, wie z.B. eine PTFE-beschichtete Kolbenstange plus Dämpferteller aus Stahl in Betracht zu ziehen. Ferner können Lagerkosten durch eine „Just-In-Time"-Fertigung der Kolbenstange vor einer Stoßdämpfermontage verringert werden.
So ist mit dem erfindungsgemäßen Verfahren z.B. durch Variieren der radialen Abmessungen der hohlzylindrischen Innenkomponente und der hohlzylindrischen Außenkomponente des Fügeteils des rotationssymmetrischen Gewindezapfenelementes und damit der radialen Abmessungen der Klebespalte und/oder durch die Erzeugung unterschiedlicher axialer Längen der Klebespalte und damit der Klebelängen der mit kallhärtendem Klebstoff gefüllten Klebespalte und/oder durch Verwendung unterschiedlicher kalthärtender Klebstoffe in den Klebspalten die Stabilisierung der Spannungsverteilung in den kalthärtenden Klebstoffsystemen der Klebespalte und damit die Zugscherfestigkeit zu optimieren, bis zu der die Fügeverbindung der Fügepartner standhält.
Die Erfindung wird nun unter Bezug auf die Zeichnungen erläutert. In diesen sind:
Fig. 1 eine Ansicht eines Teilschnitts einer schematisch dargestellten ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäß gebauten Kolbenstange,
Fig. 2 eine Ansicht eines Teilschnitts einer schematisch dargestellten zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäß gebauten Kolbenstange und
Fig. 3 eine Ansicht eines Teilschnitts einer schematisch dargestellten dritten Ausführungsform der erfindungsgemäß gebauten Kolbenstange.
Fig. 1 zeigt eine erste Ausführungsform der gebauten Kolbenstange 1 mit einem rotationssymmetrischen Kolbenstangenrohr 2, das an einem Ende mit einem rotationssymmetrischen Gewindezapfenelement 3 durch Fügen verbunden ist. Hierbei ist ein Fügeteil 4 des Gewindezapfenelementes 3, das sich entgegengesetzt zu dem Gewindeteil 22 des letzteren von einem rotationssymmetrischen Basisteil 5 des Gewindezapfenelementes 3 in dessen Achsrichtung 6 erstreckt, koaxial in dem Kolbenstangenrohr 2 positioniert, wobei das rotationssymmetrische Basisteil 5 des Gewindezapfenelementes 3 bündig an der Stirnfläche 7 des Kolbenstangenrohres 2 anliegt und die Öffnung 8 am Ende des Kolbenstangenrohres 2 dicht verschließt. Das Fügeteil 4 des Gewindezapfenelementes 2 kann massiv oder, wie in Fig. 1 gezeigt, hohlzylindrisch gestaltet sein, wobei der Außendurchmesser 9 des hohlzylindrischen Fügeteils 4 ein Untermaß zum Innendurchmesser 10 am Ende des Kolbenstangenrohres 2 aufweist. Durch dieses Untermaß, das im Bereich von 0,01 mm bis 0,5 mm liegen kann, ist die radiale Abmessung eines Klebspaltes 11 bestimmt, der zwischen dem Außenmantel 12 des hohlzylindrischen Fügeteils 4 und dem Innenmantel 15 am Ende des Kolbenstangenrohres 2 über die axiale Länge hohlzylindrischen Fügeteils 4 gebildet ist. Der Klebespalt 11 ist mit einem kalthärtenden Klebstoff 13 gefüllt, der vor der Positionierung des hohlzylindrischen Fügeteils 4 in dem Kolbenstangenrohr 2 auf dem Außenmantel 12 des hohlzylindrischen Fügeteils 4 aufgebracht worden ist und beim Einfügen des hohlzylindrischen Fügeteils 4 des Gewindezapfenelementes 3 in den Klebespalt 11 sozusagen verdrängt worden ist. Durch den den Klebespalt 11 ausfüllenden kalthärtenden Klebestoff 13 sind der Außenmantels 12 des hohlzylindrischen Fügeteils 4 und der Innenmantel 14 am Ende des Kolbenstangenrohres 2 hochfest über eine der axialen Länge des Klebespaltes 11 entsprechende Kleblänge miteinander verklebt und das Kolbenstangenrohr 2 und das Gewindezapfenelement 3 dadurch kalt zu der Kolbenstange 1 gefügt, deren Fügeverbindung eine Zugscherfestigkeit aufweist, die einer Ausreißkraft von maximal 35 KN standhält.
Bei der aus Fig. 2 hervorgehenden zweiten Ausführungsform der gebauten Kolbenstange 1 weist das Fügeteil 4 des Gewindezapfenelementes 3 - gesehen im Längsschnitt - eine sich in Achsrichtung 6 des Gewindezapfenelementes 3 erstreckende hohlzylindrische Innenkomponente 15 und eine diese umfassende, sich in Achsrichtung 6 des Gewindezapfenelementes 3 erstreckende hohlzylindrische Außenkomponente 16 auf. Letztere ist in einem radialen Abstand zur hohlzylindrischen Innenkomponente 15 angeordnet, der der Summe aus der Rohrstärke des dem Fügeteil 4 des Gewindezapfenelementes 3 zugewandten Endes des Kolbenstangenrohres 2 und der Summe der radialen Ausmaße der zu bildenden Klebespalte 11 entspricht. Die hohlzylindrische Außenkomponente 16 des Fügeteils 4 bildet mit dessen hohlzylindrischer Innenkomponente 15 eine sich in Axialrichtung 6 erstreckende Passnut 17, deren Tiefe der axialgerichteten Klebelänge der zu bildenden Klebeverbindung entspricht. In die umlaufende Passnut 17 des Fügeteils 4 des Gewindezapfenelementes 3 ist das diesem zugewandte Ende des Kolbenstangenrohres 2 bis zum Anschlag seiner Stirnfläche 7 am Boden 18 der Passnut 17 des Fügeteils 4 in dessen Achsrichtung 6 so eingefügt, das zwischen dem Außenmantel 19 der hohlzylindrischen Innenkomponente 15 des Fügeteils 4 und dem Innenmantel 14 des Kolbenstangenrohres 2 und zwischen dem Innenmantel 20 der hohlzylindrischen Außenkomponente 16 des Fügeteils 4 und dem Außenmantel 21 des Kolbenstangenrohres 2 jeweils ein Klebespalt 11 gebildet ist. Jeder dieser beiden Klebespalte 11 ist mit einem kalthärtenden Klebstoff 13 gefüllt, wobei es sich in jedem Klebespalt 11 um einen unterschiedlichen kalthärtenden Klebstoff 13 handelt, aber auch ein und derselbe kalthärtenden Klebstoff 13 verwendet sein kann. Im letzteren Fall ist der allein eingesetzte kalthärtende Klebstoff 13 zuvor in die umlaufende Passnut 17 des Fügeteils 4 des Gewindezapfenelementes 3 volumetrisch z.B. mittels eines Kolbendosierers in einer Menge eingebracht worden, deren Volumen dem doppelten Volumen eines zu bildenden Klebespaltes 11 entspricht. Diese Menge des in die Passnut 17 eingebrachten kalthärtenden Klebstoffs 13 ist beim Einfügen des Endes des Kolbenstangenrohres 2 in die Passnut 17 in die dabei gebildeten Klebespalte 11 so verdrängt worden, das jeder Klebespalt 11 mit demselben kalthärtenden Klebstoff 13 ausgefüllt ist. Das in die Passnut 17 des Fügeteils 4 eingefügte Ende des Kolbenstangenrohres 2 ist somit mit dem Fügeteil 4 des Gewindezapfenelementes 3 über die doppelte Klebelänge eines Klebespaltes 11 durch den kalthärtenden Klebstoff 13 verklebt und die Kolbenstange damit kalt gefügt hergestellt, wie aus Fig. 2 hervorgeht.
Fig. 2 verdeutlicht weiterhin, dass bei der zweiten Ausführungsform der kaltgefügt hergestellten Kolbenstange 1 das Ende des Kolbenstangenrohres 2 koaxial in der Passnut 17 des Fügeteils 4 so positioniert ist, dass der zwischen dem Außenmantel 19 der hohlzylindrischen Innenkomponente 16 des Fügeteils 4 und dem Innenmantel 14 des Kolbenstangenrohres 2 erzeugte Klebespalt 11 und der zwischen dem Außenmantel 21 des Kolbenstangenrohres 2 und dem Innenmantel 20 der hohlzylindrischen Außenkomponente 16 des Fügeteils 4 erzeugte Klebespalt 11 gleiche radiale Abmessung aufweisen. Das Ende des Kolbenstangenrohres 2 kann jedoch in der Passnut 17 des Fügeteils 4 axial ausgerichtet so positioniert werden, dass die beiden gebildete Klebespalte 11 eine unterschiedliche radiale Abmessung aufweisen. Bei der aus Fig. 3 ersichtlichen dritten Ausfuhrungsform der kaltgefügt hergestellten Kolbenstange 1 ist das mit dem Ende des Kolbenstangenrohres 2 mittels mindestens eines kalthärtenden Klebstoffes 13 verklebte Fügeteil 4 des Gewindezapfenelementes 3 so gestaltet, dass sich die hohlzylindrische Außenkomponente 16 des Fügeteils 4 in dessen Achsrichtung 6 über eine größere Strecke entgegengesetzt zu dem Gewindeteil 22 des Gewindezapfenelementes 3 von dessen rotationssymmetrischen Basisteil 5 erstreckt als die hohlzylindrische Innenkomponente 15 des Fügeteils 4. Hierdurch ist die axiale Klebelänge des zwischen de Außenmantel 19 der hohlzylindrischen Innenkomponente 15 des Fügeteils 4 und dem Innenmantel 14 des Kolbenstangenrohres 2 erzeugten Klebespaltes 11 und des zwischen dem Außenmantel 21 des Kolbenstangenrohres 2 und dem Innenmantel 20 der hohlzylindrischen Außenkomponente 16 des Fügeteils 4 erzeugten Klebespaltes 11 unterschiedlich und damit auch die jeweilige axiale Klebelänge des den jeweiligen Klebespalt 11 ausfüllenden kalthärtenden Klebstoffs- 13. Zudem ist bei der dritten Ausführungsform der kaltgefügten Kolbenstange 1 die Außenkontur des Fügeteils 4 des rotationssymmetrischen Gewindezapfenelementes 3 so gestaltet, dass sie sich in Achsrichtung 6 des Fügeteils 4 vom Basisteil 5 des rotationssymmetrischen Gewindezapfenelementes 3 weg konisch verjüngt, wodurch für eine stabile Spannungsverteilung in dem mindestens einen kalthärtenden Klebstoff 13 in den Klebespalten 11 gesorgt wird.
Anstelle eines Gewindezapfenelementes 3 am anderen Ende des Kolbenstangenrohres 2 kann ein topfförmiges Verschlusselement mit dem Kolbenstangenrohr 2 bei der Herstellung der Kolbenstange 1 durch Kleben mit einem kalthärtenden Klebstoff 13 verbunden werden.
Bezugszeichenliste:
Kfz-Fahrwerksbauteil, Kolbenstange
rohrförmiges rotationssymmetrisches Bauelement, Kolbenstangenrohr rotationssymmetrisches Ansatzelement, Gewindezapfenelement
Fügeteil des Gewindezapfenelementes
rotationssymmetrisches Basisteil des Gewindezapfenelementes
Achsrichtung des Gewindezapfenelementes
Stirnfläche des Endes des Kolbenstangenrohres
Öffnung des Endes des Kolbenstangenrohres
Außendurchmesser des Fügeteils
Innendurchmesser am Ende des Kolbenstangenrohres
Klebespalt
Außenmantel des hohlzylindrischen Fügeteils, Mantelfläche des Fügeteils Klebstoff
Innenmantel des Kolbenstangenrohres
hohlzylindrische Innenkomponente des Fügeteils
hohlzylindrische Außenkomponente des Fügeteils
Passnut
Boden der Passnut
Außenmantel der hohlzylindrischen Innenkomponente des Fügeteils Innenmantel der hohlzylindrischen Außenkomponente des Fügeteils Außenmantel des Kolbenstangerohres
Gewindeteil des Gewindezapfenelementes
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