Herstellung

[0001] Die Erfindung betrifft ein stirnseitig fluiddicht verschlossenes Zylinderrohr sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung. Ein solches Zylinderrohr dient insbesondere als bzw. zur Weiterverarbeitung zu einem Stoßdämpferrohr eines Stoßdämpfers eines Kraftfahrzeuges, also eine Zylinderrohrkomponente für Kfz-Stoßdämpfer, welche in der Regel mit einem Anschweißhalter versehen sind. „Fluiddicht" bedeutet Dichtheit gegenüber Flüssigkeit und/oder Gas. Insbesondere sind hier gasdichte Zylinderrohre angesprochen. [0002] Bekannt ist es, ein derartiges Zylinderrohr aus einem

Präzisrohr, beispielsweise DIN EN 10305-2, E235 +C, herzustellen. Das Präzisrohr wird dann am gewünschten Rohrende bzw. der jeweiligen Stirnseite durch Kalt- und/oder Warmumformung fluiddicht verschlossen. An dem so entstandenen, wandverdickten Boden bzw. Rohrboden wird dann ein Halter angeschweißt, so dass ein Anschweißhalter entsteht. Der Halter weist in der Regel die Form einer Gabel oder eines Rings - auch Auge genannt - auf. Ein entsprechender Ring-Halter ermöglicht dann auch das Einsetzen bzw. Einpassen eines Gummilagers. Der Halter dient der Befestigung des Stoßdämpfers an der Kfz-Karosserie bzw. den Fahrwerksteilen. Das Gummilager, auch Silent-Lager genannt, dient in der Regel dazu, Klappergeräusche zu vermeiden.

[0003] Bekannt ist auch, ein solches Zylinderrohr mittels Tiefziehverfahren mit sehr vielen Umformstufen und Zwischenglühungen herzustellen. Der Anschweißhalter wird dann an den bereits am Zylinderrohr angeformten Boden, also Rohrboden angeschweißt. [0004] Aufgabe der Erfindung ist es, ein verbessertes Zylinderrohr sowie ein verbessertes Verfahren zu dessen Herstellung anzugeben.

[0005] Hinsichtlich des Verfahrens wird die Aufgabe gelöst durch ein Verfahren gemäß Patentanspruch 1 . Das Verfahren dient insbesondere zur Herstellung eines Zylinderrohres in Form eines Stoßdämpferrohres eines Stoßdämpfers eines Kraftfahrzeuges. Das Zylinderrohr wird aus einem rohrförmigen Rohling hergestellt. Insbesondere weist dieser sowohl in Umfangsrichtung als auch in Axialrichtung eine konstante Wanddicke auf. Das Verfahren weist folgende Schritte auf: [0006] Zunächst wird mit Hilfe eines Kaltumformverfahrens der

Rohling in gewünschter Geometrie und Beschaffenheit zum Zylinderrohr umgeformt. Der Rohling besteht aus einem kaltverformbaren Material, insbesondere einem längs geschweißten normalgeglühten Stahlrohr. Als Kaltumformverfahren kommt hier insbesondere das Abstreckziehen, auch Abstrecken genannt, in Frage. Die Umformung geschieht derart, dass an einem stirnseitigen, fluiddicht zu verschließenden Endbereich des Zylinderrohres eine Öffnung im Rohling bzw. Zylinderrohr verbleibt. Mit anderen Worten wird am Rohling selbst kein geschlossener Rohrboden erzeugt. In einem weiteren Verfahrensschritt wird im radial äußeren Randbereich des Endbereiches ein zu einer späteren Anbringung eines Endstückes dienender Montagebereich erzeugt. In einem weiteren Verfahrensschritt wird das Zylinderrohr verschlossen, indem ein die Öffnung fluiddicht verschließendes Endstück am Montagebereich fluiddicht angebracht wird. Das Anbringen erfolgt insbesondere durch fluiddichtes Verschweißen. Der Montagebereich ist dann ein für ein Anschweißen geeigneter Schweißbereich, der für den Schweißvorgang auch geeignet dimensioniert ist, d.h. ausreichend belastbar, dick, fest usw. ist. Durch das Anbringen des Endstücks wird am Zylinderrohr ein fluiddichter Rohrboden erzeugt.

[0007] Das erfindungsgemäße Verfahren bietet den Vorteil, dass das Zylinderrohr in den kalt umgeformten Bereichen jeweils gewünschte, also gezielte Wanddicken und Festigkeiten aufweisen kann. Denn durch eine geeignete Parametrierung des Umformverfahrens sind diese Eigenschaften gut einstellbar bzw. erzielbar. Die Einstellung der gezielten Wanddicke und Festigkeit in den kaltumgeformten Bereichen ist einstellbar z.B. durch Dicke und Grundmaterial des Rohlings, Vorbehandlung des Rohlings, Form einer zum Abstrecken verwendeten Matrize. Beim Kaltumformen wird also insbesondere die Wandstärke bzw. Wanddicke des Rohlings reduziert und/oder den Innen- und/oder Außendurchmesser des Rohlings verändert, insbesondere durch ein- oder mehrmaliges Abstreckziehen, wodurch sich der Rohling in der Regel in axialer Richtung verlängert.

[0008] Gegebenenfalls erfolgt nach dem Kaltumformen dann ein Ablängen des Zylinderrohres an demjenigen Ende, welches dem fluiddicht verschlossenen Ende gegenüberliegt.

[0009] In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird mit dem Kaltumformverfahren eine die stirnseitige Rohröffnung umgebende Mitnehmerkante am Endbereich des Rohlings ausgebildet. Zumindest ein Teil des Montagebereiches wird hierbei als zumindest ein Teil der Mitnehmerkante ausgebildet. Die Mitnehmerkante dient für ein den Rohling zum Zylinderrohr umformendes Kaltumformverfahren, insbesondere das Abstreckziehverfahren, nämlich dem Gegenhalten des Rohlings auf einem Dorn, wenn dieser mit Hilfe einer Pressmatrize abgestreckt wird. Der Montagebereich wird hierbei insbesondere schweißgerecht als Schweißbereich dimensioniert, indem die Mitnehmerkante entsprechend dimensioniert ausgebildet wird. Mit anderen Worten wird also eine Mitnehmerkante erzeugt, die nicht nur ihrem eigentlichen Zweck als Mitnehmerkante dient, sondern eine Doppelfunktion als Montagebereich, insbesondere Schweißbereich erfüllen kann. Beispielsweise wird die Mitnehmerkante daher größer oder voluminöser oder mit weitergehenden Materialeigenschaften dimensioniert und hergestellt, als für das eigentliche Abstreckziehverfahren bzw. Umformverfahren nötig wäre.

[0010] In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird der Montagebereich zusammen mit zumindest einem Teil des Zylinderrohres in einem einzigen Arbeitsgang des Kaltumformverfahrens aus dem Rohling erzeugt bzw. fertiggestellt. So wird beispielsweise insbesondere nach Anformung der Mitnehmerkante am Rohling und Auffädeln des Rohlings auf einen Dorn der Rohling von der entsprechenden Stirnseite her abgestreckt. Dabei wird gleichzeitig der Bereich der Mitnehmerkante, sowie der sich daran anschließende Bereich des Zylinderrohres abgestreckt und somit auch der Montagebereich im Bereich der Mitnehmerkante behandelt, insbesondere fertig gestellt - zusammen mit zumindest einem Teil des Zylinderrohres.

[0011] In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird der Rohling derart umgeformt, dass nach Art eines Leichtbauteils im Bereich eines Kraft- und/oder Schweißknotens eine größere Wandstärke und/oder Festigkeit als am sonstigen Zylinderrohr geschaffen wird. Gemäß dieser Ausführungsform des Verfahrens ist es möglich, das Zylinderrohr als beanspruchungsgerechtes und kostengünstiges Leichtbauteil herzustellen. Hier werden die Vorteile der Kaltumformung - insbesondere des Abstreckziehverfahrens - zur Herstellung von Leichtbauteilen mit der besonders einfachen erfindungsgemäßen Art und Weise des stirnseitigen fluiddichten Verschließens des Zylinderrohes kombiniert. Besonderheiten und Vorteile der Verwendung eines Abstreckziehverfahrens zur Herstellung rohrförmiger Leichtbauteile sind beispielsweise der DE 10 2007 045 719 A1 der Anmelderin zu entnehmen. Insbesondere können die dort vorgeschlagenen Varianten und Möglichkeiten auch auf das vorliegende Verfahren übertragen bzw. hier verwendet werden.

[0012] In einer bevorzugten Variante der eben genannten Ausführungsform wird der Rohling in einem sich an den Endbereich axial anschließenden ersten Bereich bzw. Axialbereich nach Art eines Leichtbauteils derart umgeformt, dass der erste Bereich wandstärkenreduziert ausgebildet wird. Mit anderen Worten wird der erste Bereich relativ zu anderen Bereichen des Zylinderrohres dünnwandig ausgeführt. Der erste Bereich dient im Falle eines Stoßdämpferrohres dann als Kolbenlaufbereich. Diese Verfahrensvariante bietet sich insbesondere an, um gemäß oben sowohl den ersten Bereich als auch den Montagebereich in einem einzigen Arbeitsgang herzustellen. Insbesondere werden beide Bereiche mit Hilfe einer einzigen ersten Matrize abgestreckt, wobei dann im Montagebereich ein in der Relation dickwandiger Kraft- bzw. Schweißknoten geschaffen wird. [0013] In einer weiteren bevorzugten Variante der oben genannten Ausführungsform wird der Rohling in einem zweiten Axialbereich derart umgeformt, dass der zweite Bereich nach Art eines Leichtbauteils als mechanisch stabiler Befestigungsbereich ausgebildet wird. Insbesondere ist der zweite ein sich axial an den ersten Bereich anschließender Bereich bzw. Axialbereich, der relativ zu anderen Bereichen des Zylinderrohres, insbesondere zum ersten Bereich, dickwandig ausgeführt ist. So entsteht im zweiten Bereich ein Kraft- bzw. Schweißknoten, welcher bei Verwendung als Stoßdämpferrohr zur Montage der Kolbenstangenführung dient. [0014] Bei einer weiteren bevorzugten Verfahrensvariante wird das

Kaltumformverfahren, insbesondere im Endbereich, im ersten und zweiten Bereich, gemeinsam auf einem gleichen, in den Rohling eingeführten Dorn ausgeführt. Der Dorn ist insbesondere kreiszylinderförmig, d.h. weist wenigstens im Bereich des herzustellenden Zylinderrohres konstanten Durchmesser auf. Ein konstanter Durchmesser bzw. eine Kreiszylinderform schließt in diesem Zusammenhang auch Formen ein, welche sehr geringfügig konisch ausgebildet sind, um in bekannter Weise ein Ablösen des fertig umgeformten Zylinderrohres vom Dorn zu erleichtern. In der Regel erfolgt dann ein Abstreifen des umgeformten Rohlings vom Dorn vor dem erfindungsgemäßen Anbringen des Endstücks am Montagebereich, insbesondere vor dem Anschweißen.

[0015] In einer besonders bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird ein solches Endstück verwendet, das einen Gabel- oder Ringhalter eines Stoßdämpfers aufweist. Mit anderen Worten wird der bekannte Gabel- oder Ringhalter eines Stoßdämpfers also am Endstück angebracht oder zusammen mit diesem ausgeführt, was wiederum vor oder nach dem Anbringen des Endstücks am Zylinderrohr erfolgen kann.

[0016] In einer bevorzugten Variante dieser Ausführungsform wird ein solches Endstück verwendet, das einen Mitteilteil eines Gabelhalters bildet. Insbesondere ist dabei der Gabelhalter mit dem Endstück einstückig ausgeführt. Ein entsprechender Gabelhalter ist in der Regel U-förmig und bandförmig gestaltet. Das Mittelteil des Gabelhalters erfüllt dann eine Doppelfunktion Endstück des Zylinderrohres.

[0017] In einer weiteren Variante der oben genannten Ausführungsform wird ein solches Endstück verwendet, das eine am Ringhalter angebrachte Scheibe bildet. Mit anderen Worten ist der Ringhalter also an der Scheibe angebracht, insbesondere angeschweißt. Ein fluiddichtes Anschweißen ist hier nicht nötig, da die Fluiddichtheit schon zwischen der Scheibe und dem Zylinderrohr hergestellt ist.

[0018] Hinsichtlich des Zylinderrohes wird die Aufgabe der Erfindung gelöst durch ein stirnseitig fluiddicht verschlossenes Zylinderrohr gemäß Patentanspruch 1 1 . Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den zugehörigen Unteransprüchen genannt. Das Zylinderrohr wurde zusammen mit seinen Ausgestaltungen und Vorteilen bereits im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erläutert, wobei anhand des Verfahrens die jeweils gegenständlichen Merkmale geschaffen werden.

[0019] Wie oben bereits erwähnt, kann insbesondere das erfindungsgemäße Verfahren Verwendung finden zur Herstellung eines Stoßdämpferrohres für einen Stoßdämpfer eines Kraftfahrzeuges als Zylinderrohr.

[0020] Das erfindungsgemäße Zylinderrohr kann entsprechend Verwendung finden als Stoßdämpferrohr für einen Stoßdämpfer eines Kraftfahrzeugs.

[0021] Für eine weitere Beschreibung der Erfindung wird auf die Ausführungsbeispiele der Zeichnungen verwiesen. Es zeigen, jeweils in einer schematischen Prinzipskizze: [0022] Fig .1 ein erfindungsgemäßes Zylinderrohr als

Stoßdämpferrohr mit Gabelhalter, [0023] Fig.2 einen Teil eines alternativen Zylinderrohres mit Ringhalter,

[0024] Fig. 3 einen rohrförmigen Rohling für das erfindungsgemäße Verfahren,

[0025] Fig. 4 das Anformen einer Mitnehmerkante am Rohling aus

Fig. 3,

[0026] Fig. 5 Das Kaltumformen eines Endbereiches und eines ersten Bereichs des Zylinderrohres,

[0027] Fig. 6 das Kaltumformen eines zweiten Bereiches des Zlyinderrohres,

[0028] Fig. 7 das endbearbeitete Zylinderrohr,

[0029] Fig.8 das stirnseitig fluiddichte Verschließen durch Anbringen eines Endstückes am Zylinderrohr aus Fig. 7,

[0030] Fig. 9 das Verschließen des Zylinderrohres mit einem alternativen Endstück.

[0031] Fig. 1 zeigt ein Zylinderrohr 2, welches an seiner Stirnseite 4 fluiddicht verschlossen ist. Im Beispiel ist das Zylinderrohr ein Stoßdämpferrohr eines Stoßdämpfers eines Kraftfahrzeugs. Das Zylinderrohr 2 ist, wie weiter unten erläutert wird, aus einem rohrförmigen Rohling 30 mit Hilfe eines Kaltumformverfahrens, hier des Abstreckziehens umgeformt. In einem an der Stirnseite 4 gelegenen Endbereich 6 weist das Zylinderrohr eine Öffnung 8 auf. Beim Zylinderrohr 2 ist im stirnseitigen Endbereich 6 mit einem Kaltumformverfahren eine die Öffnung 8 umgebende Mitnehmerkante für ein Kaltumformverfahren, hier ein Abstreckziehverfahren 16 ausgebildet. Ein radial äußerer Randbereich 10 des Endbereichs 6 stellt einen Montagebereich 12 dar, im Beispiel einen Schweißbereich. Am Montagebereich 12 ist ein die Öffnung 8 fluiddicht verschließendes Endstück 14 fluiddicht angebracht, im vorliegenden Fall gasdicht verschweißt.

[0032] Ein Teil des Montagebereiches 12 ist hierbei als Teil der Mitnehmerkante 16 ausgebildet. Der Rest des Montagebereiches 12 reicht in das Zylinderrohr 2 bzw. dessen ersten axialen Bereich 18 hinein. Der Rohling 30 ist im Ausführungsbeispiel zum Zylinderrohr 2 derart umgeformt, dass nach Art eines Leichtbauteils im Bereich von Kraft- und/oder Schweißknoten größere Wandstärken und Festigkeiten am Zylinderrohr geschaffen sind als an anderen Bereichen des Zylinderrohrs. Insbesondere ist ein sich an den Endbereich 6 axial anschließender erster Bereich 18 des Zylinderrohres 2 nach Art eines Leichtbauteils wandstärkenreduziert ausgebildet. Außerdem ist am Zylinderrohr 2 ein zweiter Axialbereich 20, welcher sich an den ersten Bereich 18 anschließt nach Art eines Leichtbauteils als mechanisch stabiler Befestigungsbereich ausgebildet. [0033] Im Beispiel ist am Zylinderrohr 2 ein Gabelhalter 22 angebracht, der einstückig ausgebildet ist und dessen Mittelteil 24 das Endstück 14 ist. Im Beispiel beträgt die Wandstärke im ersten Bereich 18 di = 1 ,2mm, im zweiten Bereich 20 beträgt die Wandstärke d ₂ = 1 ,7mm, entscheidend ist, dass die Wandstärke im Bereich 18 kleiner ist als die im Bereich 20. Auch ergeben sich hier unterschiedliche Materialfestigkeiten. Im Beispiel stellt der erste Bereich 18 einen Kolbenlaufbereich des Stoßdämpfers dar, der zweite Bereich 20 einen Befestigungsbereich für die Kolbenstangenführung. Alle Zahlenangaben dieser Beschreibung sind lediglich als Beispiele zu verstehen. Insgesamt ergibt sich bei einer derartigen Dimensionierung eine Gewichtseinsparung von 20% - 30% am Zylinderrohr 2 durch die Ausführung als Leichtbauteil im Gegensatz zu einem konventionellen Bauteil, welches überall gleich Materialstärke wie im zweiten Bereich 20 aufweisen würde.

[0034] Fig. 2 zeigt einen Ausschnitt des Zylinderrohes 2 aus Fig. 1 , jedoch mit einem Ringhalter 26 anstelle des Gabelhalters 22. Alternativ zur Ausführungsform gemäß Fig. 1 ist hier auch das Endstück 14 eine fluiddicht am Montagebereich 12 angebrachte, hier fluiddicht angeschweißte Scheibe 28. Die Scheibe 28 ist wiederum am Ringhalter 26 angebracht, im vorliegenden Fall verschweißt. Letztere Verschweißung muss hierbei nicht fluiddicht ausgeführt sein. [0035] Fig. 3 zeigt einen rohrförmigen Rohling 30, welcher als

Ausgangsmaterial für die Herstellung eines Zylinderrohres 2 gemäß der Figuren 1 oder 2 dient. Der Rohling 30 hat Abmessungen von 42mm x 2,5mm und entspricht DIN EN 10305-3, E235 +M oder E235 +CR1 .

[0036] Fig. 4 zeigt, wie in einem ersten Verfahrensschritt am Rohling 30 aus Fig. 3 eine Mitnehmerkante 16 in dessen Endbereich 6, d.h. an der Stirnseite 4 angeformt wird. Hierzu wird der Rohling 30 mit Hilfe eines Stößels 32 in Richtung des Pfeils 34, also in Axialrichtung des Rohlings 30 bzw. des Zylinderrohres 2, in eine Matrize 36 eingedrückt. An der Stirnseite 4 wölbt sich der Rohling 30 radial nach innen, so dass die Mitnehmerkante 16 entsteht. Hierbei verbleibt eine Öffnung 8 an der Stirnseite 4, welche von der Mitnehmerkante 16 begrenzt ist. Anschließend wird der Stößel 32 entgegen der Richtung des Pfeils 34 zurückgezogen und der Rohling 30 entgegen der Richtung des Pfeils 34 mit Hilfe eines Ausstoßers 40 aus der Matrize 36 entfernt. Der Ausstoßer 40 kann dann in Richtung des Pfeils 34 wieder zurückgezogen werden. Durch Anformen der Mitnehmerkante 16 wird der Montagebereich 12 bereist vorbereitet. Die Mitnehmerkante wird dafür ausreichend groß, fest etc. hinsichtlich des Rohlings 30 und des Umformens dimensioniert.

[0037] Fig. 5 zeigt, wie der erste Bereich 18 des Zylinderrohrs 2 kaltverformt, hier abgestreckt wird. Der Rohling 30 gemäß Fig. 4 wird auf einen Dorn 42 aufgefädelt und anschließend beginnend von der Stirnseite 4 her entgegen der Richtung des Pfeils 34 ein Abstreckring 44 über den Rohling 30 gezogen. Im Bereich 18 verformt sich dabei der Rohling 30 in das Zylinderrohr 2. Gleichzeitig wird der Montagebereich 12 ebenfalls fertig gestellt, indem auch dieser im Bereich der Mitnehmerkante 16 und im anschließenden Teil des Bereiches 18 mit Hilfe des Abstreckrings 44 auf den entsprechenden Außendurchmesser gebracht wird.

[0038] Fig. 6 zeigt, wie auf demselben Dorn 42 der zweite Bereich 20 des Zylinderrohes 2 aus dem Rohling 30 umgeformt wird. Hier wird ein vom Abstreckring 44 verschiedener weiterer Abstreckring 46 mit größerem Innendurchmesser verwendet. Auch dieser wird wieder entgegen der Richtung des Pfeils 34 bewegt. Aufgrund desselben zylinderförmigen Dorns 42, welcher zumindest in den Bereichen 20 und 18 gleichen Durchmesser aufweist, und des größeren Innendurchmesser des zweiten Abstreckrings 46 verbleibt eine größere Wanddicke für das Zylinderrohr 2 im Bereich 20 als im Bereich 18 und im Endbereich 6. Nach Ende des Abstreckvorgangs wird der Abstreckring 46 in Richtung des Pfeils 34 vom Zylinderrohr 2 abgezogen und ein Abstreifer 48 in bekannter, nicht näher erläuterter Weise verwendet, um das Zylinderrohr 2 vom Dorn 42 in Richtung des Pfeils 34 abzustreifen. Der Abstreifer 48 ist hierzu angedeutet durch einen Doppelpfeil, radial beweglich.

[0039] Fig. 7 zeigt, wie ausgehend von Fig. 6 das Zylinderrohr 2 endbearbeitet wird, indem am der Stirnseite 4 gegenüberliegenden Ende 50 der Rest des Rohlings 30 abgeschnitten wird und eine entsprechende Endbearbeitung stattfindet. [0040] Streng genommen ist das bisher, also gemäß Fig. 7 hergestellte„Zylinderrohr 2" lediglich ein Rohrkörper, der durch Aufbringen des Endstückes 14 erst zum eigentlichen, fertiggestellten Zylinderrohr 2 komplettiert wird. Im Sinne einer einfacheren Darstellung und Lesbarkeit des Textes wurde jedoch auf diese Unterscheidung verzichtet. [0041] Fig. 8 zeigt schließlich, ausgehend von Fig. 7 die Fertigstellung des Zylinderrohres 2. Am Montagebereich 12 wird der bereits im Zusammenhang mit Fig. 1 erläuterte Gabelhalter 22 und damit das Endstück 14 fluiddicht angebracht, im vorliegenden Fall gasdicht angeschweißt. Somit wird gleichzeitig die Öffnung 8 und damit das Ende des Zylinderrohres 2 an der Stirnseite 4 fluiddicht verschlossen.

[0042] Fig. 9 zeigt, ausgehend von Fig. 7, entsprechend zu Fig. 2 das fluiddichte Anbringen, hier ebenfalls gasdichte Anschweißen, des Endstücks 14 in Form einer Scheibe 28, mit dem wiederum an dieser angeschweißten Ringhalter 26.

Bezugszeichenliste

2 Zylinderrohr

4 Stirnseite

6 Endbereich

8 Öffnung

10 Randbereich

12 Montagebereich

14 Endstück

16 Mitnehmerkante

18 erster Bereich

20 zweiter Bereich

22 Gabelhalter

24 Mittelteil

26 Ringhalter

28 Scheibe

30 Rohling

32 Stößel

34 Pfeil

36 Matrize

40 Ausstoßer

42 Dorn

44,46 Abstreckring

48 Abstreifer

50 Ende d-1,2 Wandstärke