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Title:
METHOD FOR THE PRODUCTION OF AN ELEMENT HAVING A FLANGE SECTION, PARTICULARLY A BRAKE CYLINDER, AND ELEMENT, PARTICULARLY A BRAKE CYLINDER ELEMENT
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2005/039797
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates, inter alia, to a method for the production of an element (21) having a flange section (28), more particularly a brake cylinder which has at least one nozzle (14, 26), for example, a compressed air inlet nozzle, arranged in said flange section (28), at least one functional surface (15, 19), for example, a threaded surface or a sealing surface, being assigned to said nozzle. The invention is characterized in that a) a metal, substantially plate-shaped workpiece (10), more particularly a circular blank, is made available; b) the workpiece (10) is deep-drawn in order to form a bulge (13) projecting in a first direction (b) and c) the bulge (13) for forming a double-walled nozzle (14, 26) is partly turned upside down in a second direction (a) opposite the first direction (b) by straining a section (h5) of the bulge (13).

Inventors:
BOERNER ROLF (DE)
Application Number:
PCT/DE2004/002279
Publication Date:
May 06, 2005
Filing Date:
October 14, 2004
Export Citation:
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Assignee:
WILHELM MANZ GMBH & CO KG (DE)
BOERNER ROLF (DE)
International Classes:
B21D22/00; B21D53/00; B60T17/08; F15B15/00; F16D65/00; (IPC1-7): B21D22/00; B60T17/08; F15B15/00; F16D65/00
Foreign References:
FR905150A1945-11-26
US2269313A1942-01-06
GB949768A1964-02-19
US4114417A1978-09-19
Other References:
See also references of EP 1673182A1
Attorney, Agent or Firm:
Wirths, Jochen-peter (Wuppertal, DE)
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Claims:
Ansprüche
1. Verfahren zur Herstellung eines einen Flanschabschnitt (28) aufweisenden Elementes (21), insbesondere eines Bremszylinders, welches wenigstens einen an dem Flanschabschnitt (28) angeordneten Stutzen (14,26), z. B einen DruckluftEinleitungsstutzen, umfasst, dem wenigstens eine Funktionsfläche (15,19), wie beispielsweise eine Gewindefläche oder eine Dichtfläche, zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, a) dass ein metallisches, im wesentlichen plattenförmiges Werkstück (10), insbesondere eine Ronde, bereitgestellt wird, b) dass das Werkstück (10) zur Bildung einer in eine erste Richtung (b) hin vorstehende Ausbuchtung (13) tiefgezogen wird, und c) dass die Ausbuchtung (13) zur Bildung eines doppelwandigen Stutzens (14,26) teilweise, unter Belassung eines Abschnittes (h5) der Ausbuchtung (13), in eine zweite, der ersten Richtung (b) entgegengesetzte Richtung (a) hin, umgestülpt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dem Schritt b) ein Schritt a1) vorausgeht, bei dem das Werkstück (10) zur Bildung einer in die zweite Richtung (a) hin vorstehende Ausbuchtung (12) tiefgezogen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass dem Schritt al) ein Schritt a2) vorausgeht, bei dem das Werkstück (10) zur Bildung einer in die erste Richtung (b) hin vorstehende Ausbuchtung (11) tiefgezogen wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schritte a2) und al) vor dem Schritt b) mehrfach durchlaufen werden.
5. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stutzen (14,26) von dem Flanschabschnitt (28) vorsteht.
6. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der doppelwandige Stutzen (14,26) eine innere Wand (16) und eine äußere Wand (18) aufweist.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die äußere Wand (18) von dem Abschnitt (h5) der Ausbuchtung (13) gebildet ist.
8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die innere (16) und die äußere Wand (18) im Bereich einer Richtungsknickstelle (24), die insbesondere ringförmig ausgebildet ist, miteinander verbunden sind.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Richtungsknickstelle (24) eine Funktionsfläche (15) angeordnet wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurchgekennzeichnet, dass die Funktionsfläche als Dichtfläche (15) ausgebildet ist und durch Plättung der Richtungsknickstelle (24) erreicht wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der inneren Wand (16) des Stutzens eine Funktionsfläche (19) zugeordnet wird.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Funktionsfläche als Gewindefläche (19) ausgebildet ist.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass nach Schritt c) in die innere Wand (16) ein Gewinde (19) geschnitten wird.
14. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach Schritt c) eine Bodenwand (17) des Stutzens entfernt wird.
15. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Flanschabschnitt (28) mehrere, insbesondere zwei, Stutzen (14,26) angeordnet werden.
16. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach Durchführung des Schrittes c) der Flanschabschnitt (28) einen Verformungsschritt erfährt, und insbesondere in eine im wesentlichen schalenartige oder becherförmige Grundform (Fig. 3) überführt wird.
17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Verformung des Flanschabschnittes (28) im Bereich wenigstens eines Stutzens (14,26) eine knickartige Umfangskrümmung (23) vorgesehen wird.
18. Element (21), insbesondere Bremszylinderelement, welches insbesondere nach einem Verfahren gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche hergestellt ist, umfassend einen an einem metallischen Flanschabschnitt (28) angeordneten doppelwandigen Stutzen (14,26), z. B. einen DruckluftEinleitungsstutzen, mit einer inneren Wand (16) und einer äußeren Wand (18), dem wenigstens eine Funktionsfläche (15,19), wie beispielsweise eine Gewindefläche oder eine Dichtfläche zugeordnet ist, wobei der Flanschabschnitt (28) und der Stutzen (14,26) ungefügt materialeinheitlich miteinander verbunden sind.
19. Element nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Flanschabschnitt (28) und der Stutzen (14,26) durch wenigstens einen Tiefziehund wenigstens einen Umstülpvorgang aus einem einzigen Werkstück (10) herausgearbeitet sind.
20. Element nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Flanschabschnitt (28) nahtlos in wenigstens einem Anbindungsbereich (30) mit wenigstens einer Wand (18) des Stutzens (14,26) verbunden ist.
21. Element nach einem der Ansprüche 18 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass eine Anbindungsstelle (Richtungsknickstelle 24) der äußeren Wand (18) des Stutzens (14,26) an die innere Wand (16) des Stutzens geplättet ist und eine Dichtfläche (15) bereitstellt.
22. Element nach einem der Ansprüche 18 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass an einer Wand (16) des Stutzens ein Gewinde (19) angeordnet ist.
23. Element nach einem der Ansprüche 18 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass der Stutzen (14,26) im wesentlichen kreiszylindrisch ausgebildet ist.
24. Element nach einem der Ansprüche 18 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass die innere Wand (16) des Stutzens (14,26) im wesentlichen koaxial zu der äußeren Wand (18) des Stutzens (14,26) angeordnet ist.
25. Element nach einem der Ansprüche 18 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass der Stutzen (14,26) eine zentrale Durchgangsbohrung (20) aufweist.
26. Element nach einem der Ansprüche 18 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Flanschabschnitt (28) mehrere, insbesondere zwei, Stutzen (14,26) angeordnet sind.
27. Element nach einem der Ansprüche 18 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass das Element (21) eine im wesentlichen schalenartige oder becherförmige Grundform aufweist.
28. Element nach einem der Ansprüche 18 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundform im Bereich wenigstens eines Stutzens (26) eine knickartige Umfangskrümmung (23) aufweist.
Description:
Verfahren zur Herstellung eines einen Flanschabschnitt aufweisenden Elementes, insbesondere eines Bremszvlinders, sowie Element insbesondere Bremszylinderelement

Die Erfindung betrifft zunächst ein Verfahren zur Herstellung eines einen Flanschabschnitt aufweisenden Elementes, insbesondere eines Bremszylinders, gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Ein Verfahren zur Herstellung eines Bremszylinders des Standes der Technik ist bekannt. Zunächst soll einleitend anhand der Fig. 5 die Funktion eines Bremszylinders erläutert werden : Die Vorrichtung 100 des Standes der Technik weist ein erstes Gehäuseteil 101, den sogenannten Bremszylinder, und ein zweites Gehäuseteil 102, den sogenannten Deckel auf. Bremszylinder 101 und Deckel 102 sind im wesentlichen schalenförmig oder topfförmig ausgebildet und mit ihren offenen Seiten einander zugewandt. Die Terminologie, wonach das axial kürzer gehaltene, obere Gehäuseteil als Bremszylinder 101 und das axial deutlich länger ausgebildete Gehäuseteil 102 als Deckel bezeichnet wird, ist eigentümlich, in der Fachwelt jedoch eingeführt.

Der Bremszylinder 101 und der Deckel 102 weisen jeweils einen umlaufenden Ringflansch 113,114 auf, die aneinander zum Anliegen kommen und durch angedeutete Befestigungsmittel 115, z. B. ein Spannband oder durch Umbördeln miteinander verbunden sind.

Dem Bremszylinder 101 ist eine flexible, zwischen Bremszylinder 101 und Deckel 102 eingespannte Membran 103 zugeordnet, die den

Innenraum 104 des Bremszylinder 101 bis auf zwei Durchtrittsöffnungen 105,106 luftdicht abschließt. Die Öffnung 105 wird von einem Druckluft- Einleitungsstutzen 107 umgeben, der ein nicht dargestelltes Innengewinde zum Anschluss einer ebenfalls nicht dargestellten Druckluft-Zuleitung aufweist. An dem ebenfalls ein Innengewinde aufweisenden Prüfstutzen 112 ist üblicherweise ein Manometer zu Kontrollzwecken angeschlossen. Andere, nicht dargestellte Bremszylinder des Standes der Technik weisen nur einen Druckluft- Einleitungsstutzen auf, wobei ein zusätzlicher Prüfstutzen entfällt.

Innerhalb des Deckels 102 ist ein im wesentlichen T-förmiges Verlagerungselement 108 angeordnet, welches einen axial entlang der Richtung des Doppelpfeiles y beweglichen Stößel 109 und einen im wesentlichen kreisscheibenförmigen Flansch 110 aufweist. Eine Druckfeder (Wendelfeder) 111 umgibt den Stößel 109 und stößt sich einerseits am Boden 112 des, Deckels, 102 sowie andererseits an dem Flansch 110 ab. Das bezüglich Fig. 5 untere freie Ende des Stößels 109 wirkt auf nicht dargestellte Weise mit einem Bremsgestänge zusammen.

Die Vorrichtung 100 findet üblicherweise Verwendung in Bremsanlagen von Lastkraftwagen. Zum Auslösen der Bremse wird über ein nicht dargestelltes Ventil der Bremszylinder 101 über eine Druckluft- Zuleitung mit Druckluft (z. B. 10 bar) versorgt, woraufhin die flexible Membran 103 ausweichen kann und auf diese Weise den Innenraum 104 des Bremszylinders 101 vergrößert. Die Membran schlägt schließlich an dem Kreisscheibenflansch 110 an und kann auf diese Weise den Stößel 109 entgegen der Kraft der Feder 111 bezüglich Fig. 5 nach unten drücken. Der Stößel 109 betätigt aufgrund dieser Verlagerungsbewegung eine Bremse, beispielsweise eine Scheibenbremse oder eine Trommelbremse. Nach Lösen der Bremse wird die Druckkammer, also der Innenraum 104 des Bremszylinders 101, entspannt. Zugleich sorgt

die Spiralfeder 111 für eine Rückführung des Stößels 109 in seine in Fig.

5 dargestellte Ruheposition.

Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere aber nicht ausschließlich ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Bremszylinders.

Der aus Metall bestehende Bremszylinder des Standes der Technik wird durch Tiefziehen eines im wesentlichen plattenförmigen Werkstückes gebildet. Das Werkstück wird anschließend mit zwei Bohrungen versehen, um die Luftdurchtrittsöffnungen bereitzustellen. Die beiden Gewindestutzen werden als gesonderte Drehteile gefertigt und nachfolgend, üblicherweise mittels eines Schweißautomaten, an den Bremszylinder angeschweißt, wobei der Gewindestutzen fluchtend zu den Durchtrittsbohrungen angeordnet wird.

Die Schweißnaht wird regelmäßig geprüft. Da der Bremszylinder ein sicherheitsrelevantes Bauelement ist, werden hieran höchste Anforderungen gestellt. Trotzdem kann praktisch nie mit allerletzter Sicherheit ausgeschlossen werden, dass die Schweißnaht in einem langjährigen Dauerbetrieb druckdicht bleibt beziehungsweise vollständig fehlerlos hergestellt wurde.

Ausgehend von diesem Stand der Technik besteht die Aufgabe der Erfindung darin, das bekannte Herstellungsverfahren für ein einen Flanschabschnitt aufweisendes Element, insbesondere für einen Bremszylinder, zu vereinfachen.

Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruches 1, insbesondere mit denen des Kennzeichenteils, und ist demgemäß dadurch gekennzeichnet,

a) dass ein metallisches, im wesentlichen plattenförmiges Werkstück, insbesondere eine Ronde, bereitgestellt wird, b) dass das Werkstück zur Bildung einer in eine erste Richtung hin vorstehende Ausbuchtung tiefgezogen wird, und c) dass die Ausbuchtung zur Bildung eines doppelwandigen Stutzens teilweise, unter Belassung eines Abschnittes der Ausbuchtung, in eine zweite, der ersten Richtung entgegengesetzte Richtung hin, umgestülpt wird.

Das Prinzip der Erfindung besteht somit im wesentlichen darin, das Element, also insbesondere den Bremszylinder in mehreren Arbeitsschritten aus einem einzigen Werkstück zu formen. Das Herstellungsverfahren ist dabei gegebenenfalls auch in einer einzigen Arbeitsstation durchführbar, wobei für die verschiedenen Arbeitsschritte selbstverständlich unterschiedliche Werkzeuge erforderlich sind.

Durch Tiefziehen eines Rohlings, einer sogenannten Ronde, also eines im wesentlichen plattenförmigen oder scheibenförmigen Werkstückes mit typischerweise kreisförmigem Querschnitt, kann der Stutzen durch eine hin-und hergerichtete Tiefziehbewegung, die mindestens einen Stülpschritt umfasst, herausgearbeitet werden. Stutzen und Flanschabschnitt sind somit fügemittelfrei, materialeinheitlich, stoffschlüssig-einstückig miteinander verbunden. Die im Stand der Technik erforderliche gesonderte Herstellung der Stutzen als Drehteile und deren Befestigung durch Schweißen an dem den Flanschabschnitt bereitstellenden Werkstück wird somit entbehrlich, so dass auch Kostenvorteile erreichbar sind. Auch das Prüfen einer Schweißnaht kann entfallen.

Während es im Stand der Technik bereits Versuche gab, einen einwandigen Stutzen durch einen Tiefziehschritt materialeinheitlich aus einem Werkstück mit herauszuarbeiten, allerdings ohne das Vorsehen eines Stülpschrittes, wird erfindungsgemäß durch die Bereitstellung eines doppelwandigen Stutzens eine deutlich größere Stabilität des Stutzens erreicht. Als doppelwandiger Stutzen im Sinne der Erfindung wird selbstverständlich auch ein mehr als zwei Wände aufweisender Stutzen verstanden.

Mit dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren ist die Herstellung eines Elementes mit einem Stutzen möglich, der auf seiner inneren Wand ein Gewinde tragen kann. Auch andere Funktionsflächen, wie beispielsweise Dichtflächen in Bereich einer Anbindungsstelle der inneren Wand an die äußere Wand sind an dem Stutzen anbringbar.

Auch Pass-oder Lagerflächen oder andere, eine besondere Funktion aufweisende Flächen können insbesondere von der inneren Wand des Stutzens bereitgestellt werden.

Für den Fall, dass Funktionsflächen an der inneren Wand des Stutzens angeordnet sind, sind diese auch geschützt aufgenommen.

Insbesondere bei einer nachfolgenden Bearbeitung des Werkstücks wirkt sich die geschützte Unterbringung der Funktionsfläche derart vorteilhaft aus, dass bei einer weiteren Verformung des Flanschabschnittes die an der inneren Wand des Stutzens angeordnete Funktionsfläche einen derartigen Verformungsschritt praktisch nicht spürt. Während die äußere Wand des Stutzens beziehungsweise im Normalfall nur der Anbindungsbereich der äußeren Wand an den Flanschabschnitt durch einen nachfolgenden Verformungsschritt gegebenenfalls noch geringfügig deformiert werden kann, behält die innere Wand des Stutzens ihre erzielte Form bei und schützt die Funktionsfläche.

Als Flanschabschnitt im Sinne der vorliegenden Patentanmeldung wird ein Werkstoffbereich des Elementes verstanden, der einen Anbindungsbereich des Stutzens an den Flanschabschnitt in Umfangsrichtung zumindest teilweise, vorteilhafter Weise vollständig, umgibt. Als Flanschabschnitt wird insbesondere ein sich zumindest teilweise entlang einer Ebene erstreckender Werkstoffbereich des Elementes verstanden, der nach der Herstellung des Elementes um den Stutzen herum verbleibt. Der Flanschabschnitt kann beispielsweise entlang einer Ebene angeordnet sein, und auf diese Weise eine kreisringscheibenartige Struktur aufweisen. Es ist jedoch auch möglich, dass der Flanschabschnitt selbst nach der Bildung des Stutzens einem oder mehreren Umformschritten unterworfen wird und im fertigen Zustand des Elementes eine schalenförmige oder becherförmige Struktur aufweist, so dass das Element beispielsweise ein Gehäuseteil ausbilden kann. Die geometrische Form des mit dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren herstellbaren Elementes ist beliebig.

Aus dem rororo Techniklexikon"Fertigungstechnik und Arbeitsmaschinen", Band 5,1972, Seite 977, ist ein Tiefziehen im Weiterschlag sowohl als normaler Weiterschlag wie auch im Stütpzug bekannt. Bei einem derartigen Stülpzug wird jedoch kein doppelwandiger Stutzen gebildet. Auch wird kein Abschnitt der Ausbuchtung belassen.

Der Stülpzug dient im Sinne eines herkömmlichen Weiterschlages lediglich dazu, Teile größerer Höhe herzustellen. Diese Literaturstelle gibt keine Anregung, ein Element mit einem Flanschabschnitt und einem daran angeordneten Stutzen unter Verwendung eines Stülpzuges herzustellen.

Auch aus"Schnitt-, Stanz-und Ziehwerkzeuge", Oehler Kaiser, 7.

Auflage, 1993, Seite 476, ff. ist das Umstülpziehen bekannt. Auch hier

dient der Stülpzug mit Gegenhalter, wie dies insbesondere Abbildung 443 deutlich macht, lediglich zur Herstellung eines axial langgestreckten Elementes. Auch diese Literaturstelle gibt keinen Hinweis, bei einem Herstellungsverfahren eines Elementes mit Flanschabschnitt und daran angeordnetem Stutzen einen Stülpzug vorzusehen.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung geht dem Schritt (b) ein Schritt (a1) voraus, bei dem das Werkstück zur Bildung einer in die zweite Richtung hin vorstehende Ausbuchtung tiefgezogen wird. Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung geht dem Schritt (a1) ein Schritt (a2) voraus, bei dem das Werkstück zur Bildung einer in die erste Richtung hin vorstehende Ausbuchtung tiefgezogen wird. Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung werden die Schritte (a2) und (a1) vor dem Schritt (b) mehrfach durchlaufen.

Gemäß diesen drei vorzitierten vorteilhaften Ausgestaltungen der Erfindung wird eine wechselseitige, mehrfache Beanspruchung des Werkstückes durch Tiefziehschritte erreicht. Bei jedem Tiefziehschritt erfolgt dabei ein Transport an Masse des Werkstückes von den Außenbereichen des Rohlings hin zu der zu erzielenden Ausbuchtung.

Die Ausbuchtung nimmt mit jedem Tiefziehschritt üblicherweise an Höhe zu. Zugleich nimmt typischerweise der Durchmesser der Ausbuchtung, die vorzugsweise kreiszylindrisch ist, mit jedem Tiefziehschritt ab. Die gewünschte Höhe des Stutzens, also die axiale Länge, und die zu erzielende Wanddicke wird durch die Anzahl der Tiefziehschritte bestimmt.

Die unterschiedlichen Ausbuchtungen werden dabei selbstverständlich mit unterschiedlichen Präge-Stempeln erreicht. Sowohl die axiale Länge der Stempel als auch deren äußere Abmessungen

müssen dabei geeignet gewählt werden. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können dabei auch mehrere, voneinander distanzierte Stutzen an einem Werkstück hergestellt werden.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die innere und äußere Wand des Stutzens im Bereich einer Richtungsknickstelle, die insbesondere ringförmig ausgebildet ist, miteinander verbunden. Diese Ausgestaltung der Erfindung ermöglicht eine denkbar einfache Anbringung einer Funktionsfläche in Form einer Dichtfläche, durch Plättung der Richtungsknickstelle.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird der inneren Wand des Stutzens eine Funktionsfläche zugeordnet.

Diese kann beispielsweise als Gewindefläche ausgebildet sein. Durch Vorsehen einer Funktionsfläche an der inneren Wand des Stutzens wird eine besonders geschützte Anordnung der Funktionsfläche erreicht.

Nachfolgend kann daher ein weiterer Umformschritt des Flanschabschnittes vorgesehen werden, ohne dass sich dieser in nachteiliger Weise auf die innenliegende Funktionsfläche auswirkt.

Die Erfindung betrifft darüber hinaus ein Element, insbesondere ein Bremszylinderelement, umfassend einen an einem metallischen Flanschabschnitt angeordneten Stutzen, z. B. einen Druckluft- Einleitungsstutzen. Ein derartiges Element ist in Form eines Bremszylinderelementes 102 gemäß Fig. 5 durch offenkundige Vorbenutzung bekannt geworden.

Dieser Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das bekannte Element sicherer auszubilden.

Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruches 18. Demnach wird ein Element, insbesondere Bremszylinderelement, bereitgestellt, welches insbesondere nach einem Verfahren gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche hergestellt ist, umfassend einen an einem metallischen Flanschabschnitt angeordneten doppelwandigen Stutzen, z. B. einen Druckluft-Einleitungsstutzen, mit einer inneren Wand und einer äußeren Wand, dem wenigstens eine Funktionsfläche, wie beispielsweise eine Gewindefläche oder eine Dichtfläche zugeordnet ist, wobei der Flanschabschnitt und der Stutzen ungefügt materialeinheitlich miteinander verbunden sind.

Das Prinzip dieser Erfindung besteht somit im wesentlichen darin, den Flanschabschnitt und den doppelwandigen Stutzen ungefügt, also befestigungsmittelfrei aus einem einzigen Werkstück herzustellen. Auf diese Weise ist es möglich, den Stutzen aus einem Stück mit dem Flanschabschnitt herzustellen, insbesondere durch Aushalsen des Stutzens aus dem Werkstück, so dass auf gesonderte Fügemittel oder Befestigungsmittel, wie beispielsweise eine Schweißnaht, verzichtet werden kann. Eine Überprüfung der Schweißnaht ist damit entbehrlich.

Zugleich wird die Sicherheit dieses Bauteils erhöht, da ein Lösen oder eine Undichtigkeit einer Schweißnaht bei diesem Bauelement keine Rolle mehr spielt.

Die Formulierung, wonach Flanschabschnitt und Stutzen ungefügt miteinander verbunden sind, bedeutet im Sinne der Erfindung, dass diese beiden Teile Werkstoffbereiche ein und desselben Werkstückes darstellen, die ohne Befestigungsmittel fest miteinander verbunden sind.

Weitere Vorteile ergeben sich aus den nicht zitierten Unteransprüchen sowie anhand der nun folgenden Beschreibung eines in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels. Darin zeigen :

Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens mit beispielhaften, schematischen Zwischenstadien 1 bis 4 des Werkstückes nach Durchführung von ersten Arbeitsschritten, Fig. 2 in schematischer Darstellung Zwischenstadien 4 bis 7 des Werkstückes entsprechend nachfolgenden Arbeitsschritten des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens, Fig. 3 in schematischer, teilgeschnittener Ansicht ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Bremszylinders, Fig. 4 den Bremszylinder gemäß Fig. 3 in Draufsicht, und Fig. 5 eine Vorrichtung des Standes der Technik zur Erläuterung der Funktion des Bremszylinders.

Das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren soll zunächst anhand der Figuren 1 und 2 erläutert werden. Die Figuren 1 und 2 zeigen dabei schematisch eine Anzahl nachfolgender, unterschiedlicher Verfahrensstadien eines Werkstückes 10 entsprechend unterschiedlichen Kaltverformungsschritten.

Fig. 1 zeigt die ersten drei Umformungsschritte und die ersten vier Zwischenstadien des zu bearbeitbaren Werkstückes. Ausgangspunkt ist z. B. eine kreisscheibenförmige Metal (platine 10, eine sogenannte Ronde. Selbstverständlich können auch andere Platinen, beispielsweise rechteckige Platinen verwendet werden. Vornehmlich betrifft das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren relativ großflächige Platinen.

Die mittels des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens herstellbaren

Bremszylinder weisen beispielsweise Durchmesser in der Größenordnung von 18 cm auf, wobei darauf hinzuweisen ist, dass je nach Auslegung der Bremsanlage unterschiedlich große Bremszylinder erforderlich sind.

Mittels eines nicht dargestellten Stempels wird in einem ersten Verfahrensschritt auf die Ronde gemäß Stadium 1 eine derartige Kraft in Richtung b ausgeübt, dass eine erste Ausbuchtung 11 entsteht, die eine Höhe h1 und einen Durchmesser d1 aufweist. Hierzu trifft der nicht dargestellte Stempel auf die Unterseite 27 der Ronde auf, wobei ein kreisringscheibenförmiger, abgebrochen dargestellter Flanschabschnitt 28 etwa in dem Bereich 33 in Richtung b festgehalten wird.

Bei einem nachfolgenden Verfahrensschritt wird auf die Ausbuchtung 11 mittels eines weiteren Stempels eine Kraft in die entgegengesetzte Richtung a auf das Werkstück 10 ausgeübt, wobei die Ausbuchtung 11 vollständig umgestülpt wird und eine zweite Ausbuchtung 12 entsteht. Die Ausbuchtung 12 weist einen kleineren Durchmesser d2 und eine größere Höhe h2 auf. Der ringscheibenartige Flanschabschnitt 28 hat sich nach dem Verfahrensschritt zum radialen Zentrum 29 der Ronde 10 hin vergrößert.

In einem dritten Verfahrensschritt wird die Ausbuchtung 12 durch Betätigung eines dritten Stempels, der nunmehr wiederum geringere Querschnittsmaße und wiederum eine längere Axialerstreckung aufweist, in die entgegengesetzte Richtung b umgestülpt, so dass eine dritte Ausbuchtung 13 mit einer größeren Höhe h3 und einem kleineren Durchmesser d3 entsteht. Wiederum hat sich der Flanschabschnitt 28 zum radialen Zentrum 29 der Ronde 10 hin vergrößert.

Mit jedem Verfahrensschritt nimmt die Höhe hi, h2, h3 der Ausbuchtung 11,12, 13 zu, wobei ihr Durchmesser d1, d2, d3 abnimmt.

Zugleich behält die Ausstülpung 11 während der nachfolgenden Umformungsschritte ihre relative Lage zu der Ronde 10 bei, das heißt, sie verbleibt in einem radialen Zentrum 29 der Ronde.

Die dargestellten ersten drei Verfahrensschritte haben zugleich die Funktion, Material der Metallplatine an die Stelle oder Stellen der Ronde 10 beziehungsweise des Werkstückes zu transportieren, an der später ein Stutzen 14 entstehen soll. Dieser Materialtransport soll durch die Pfeile Pi, P2, P3, P4, P5, P6 angedeutet werden. Ein Materialtransport im wesentlichen hin zu der Ausbuchtung 11,12, 13, findet sowohl entlang einer durch die Ronde 10 definierte Ebene E statt, als auch in einer Richtung quer zu der Ebene E, aufgrund der Prägebewegung des nicht dargestellten Stempels. Ziel des Materialtransportes ist es jedoch, im Bereich des zu bildenden Stutzens 14 eine möglichst große Menge an Material zu konzentrieren.

Die Anzahl der Tiefzieh-beziehungsweise Umstülpschritte ist abhängig von dem Material und der Größe des Werkstückes und den zu erzielenden Dimensionen des Stutzens sowie der Art und Weise einer nachfolgenden Verformung des verbleibenden Flanschabschnittes 28 nach Herstellung des Stutzens 14.

Selbstverständlich können auch mehr oder weniger als die beschriebenen Schritte vorgesehen sein. Über die Anzahl der Verfahrensschritte lassen sich die Durchmesser di, d2, d3 und die Höhen h1, h2, h3 der Ausbuchtungen 11,12, 13 steuern. In diesem Zusammenhang ist anzumerken, dass das Ziehverhältnis begrenzt ist, das heißt in einem Tiefzieh-oder Stülpschritt kann jeweils nur eine bestimmte Menge an Material transportiert werden.

Soll ein Stutzen großer axialer Länge erzeugt werden, muss zunächst auf der Metallplatine 10 eine entsprechend große, also axial lange Ausbuchtung 11,12, 13 erzeugt werden. Dies erfordert eine größere Anzahl an Verfahrensschritten, als wenn eine kleinere Ausbuchtung 11,12, 13 gebildet werden soll.

Außerdem sei darauf hingewiesen, dass mit dem erfindungsgemäßen Verfahren aus einer Ronde 10 zugleich mehrere, voneinander beabstandete Stutzen geformt werden können, was später noch eingehend erläutert werden soll.

Im Folgenden soll anhand der Fig. 2 diskutiert werden, wie nach Erreichen einer Ausbuchtung 13 gemäß dem Verfahrensstadium 4, die bereits einen Durchmesser d3 und eine Höhe h3 aufweist, ein Stutzen 14 gebildet wird : Ausgehend von einer Ausstülpung 13 der Höhe h3 und des Durchmessers d3, wie sie gemäß Fig. 2 nach Durchführung der vorherigen Verfahrensschritte erreicht ist, wird nunmehr gemäß Fig. 2 von oben ein nicht dargestellter Stempel mit einem Außendurchmesser d4 zentral auf die Ausbuchtung 13 aufgebracht. Der nicht dargestellte Stempel wird entlang der Richtung des Pfeiles a derartig weit in die Ausbuchtung 13 koaxial hineingedrückt, bis er um eine axiale Strecke h4 in die Ausbuchtung 13 eingedrungen ist. Die Ausbuchtung 13 des Durchmessers d3, die im vorherigen Verfahrensschritt erzeugt worden ist, bleibt hinsichtlich einer Höhe h5 > h4 belassen und bildet eine äußere Wand 18 des zu bildenden Stutzens 14. Das nach innen umgestülpte, und hinsichtlich des Durchmessers verkleinerte, vormals freie Ende der Ausbuchtung 13 bildet nunmehr eine innere Wand 16 des doppelwandigen Stutzens 14.

Innere Wand 16 und äußere Wand 18 des Stutzens 14 sind im Bereich einer Richtungsknickstelle 24, die im wesentlichen ringförmig ausgebildet ist, miteinander verbunden.

In einem nachfolgenden Verfahrensschritt kann durch Plättung der Richtungsknickstelle 24, z. B. durch einen nicht dargestellten Stempel, eine Dichtfläche 15 erreicht werden. Die Dichtfläche 15 besitzt eine im wesentlichen kreisringscheibenförmige Struktur und dient zum Anlegen eines nicht dargestellten Dichtringes beziehungsweise einer Gegendichtfläche des an den Anschlussstutzen 14 anzuschließenden, nicht dargestellten Anschlusselementes.

Die innere Wand 16 des zu bildenden Stutzens 14 weist gemäß Verfahrensstadium 5 noch einen Boden 17 auf, der im wesentlichen kreisscheibenförmig ausgebildet ist. Die Bodenwand 17 wird in einem nachfolgenden Verfahrensschritt, beispielsweise nach dem Erzeugen der Dichtfläche 15, von der inneren Wand 16 des Stutzens abgetrennt, beispielsweise durch Bohren.

Nach Lösen der Bodenwand 17 des Stutzens 14 steht eine Durchgangsöffnung 20 zur Verfügung. Durch diese Öffnung kann bei Bedarf Druckluft hindurchtreten.

In einem nachfolgenden Verfahrensschritt (Stadium 6) wird an der inneren Wand 16 des Stutzens 14 eine Gewindefläche angebracht, wobei ein Gewinde 19 in die innere Wand 16 hineingeschnitten wird. Alternativ zu einem Innengewinde 19 kann an der inneren Wand 16 des Stutzens 14 auch beispielsweise eine Lagerfläche, eine Passfläche od. dgl. angeordnet werden.

In einem nachfolgenden Verfahrensschritt kann nunmehr noch der Flanschabschnitt 28 bearbeitet werden und z. B. in eine schalenförmige Grundform eines Bremszylinders 21 überführt werden, wie dies das letzte Stadium 7 der Fig. 2 zeigt. In diesem Zusammenhang ist anzumerken, dass die in den Figuren 1 und 2 mit 1 bis 6 bezeichneten Stadien eine abgebrochene Ronde 10 zeigen, und das Verfahrensstadium 7 nunmehr den vollständigen Bremszylinder 21 darstellt.

Durch Umformen des Flanschabschnittes 28, in einem Tiefziehschritt oder auch gegebenenfalls in mehreren Tiefziehschritten, kann z. B. eine im wesentlichen schalenförmige Grundform des Flanschabschnittes 28 erreicht werden. Auch eine Anbringung von einem umlaufenden Dichtflansch 22, der gemäß Fig. 5 im zusammengebauten Zustand mit einem entsprechenden Gegendichtflansch des Gehäusedeckels 102 zusammenwirken kann, ist möglich. Auch die Anordnung eines Knickes 23 kann vorgesehen sein. Im Bereich des nunmehr einen Boden 25 des Bremszylinders 21 bildenden Flanschabschnittes 28 können Versteifungsrippen 32 etc. angeordnet werden.

Der fertige Bremszylinder 21 ist in den Figuren 3 und 4 dargestellt.

Zunächst wird deutlich, dass ein im wesentlichen im Bereich des Zentrums 29 des Bremszylinders 21 angebrachter erster Stutzen 14 und ein zweiter, im Bereich eines Knickes 23 des Bremszylinders 21 angeordneter zweiter Stutzen 26 vorgesehen sind. Bei dem Ausführungsbeispiel der Figuren 3 und 4 ist der erste Stutzen 14 als Druckluft-Einleitungsstutzen und der zweite Stutzen 26 als Prüfstutzen zum Anschluss eines Manometers vorgesehen.

Von besonderer Bedeutung ist, dass die an der jeweils inneren Wand 16 des Stutzens 14,26 angeordnete Gewindefläche 19 bei einem

der Anbringung der Funktionsfläche 19 nachfolgenden Umform-Schritt des Flanschabschnittes 28 von diesem Umformschritt nicht mehr beeinflusst wird. Die jeweils innere Wand 16 ist geschützt innerhalb des Stutzens 14,26 aufgenommen und unterliegt keinen Verformungen, wenn der Flanschabschnitt 28 verformt wird.

Über den jeweiligen Anbindungsbereich 30, mit dem die äußere Wand 18 an den Flanschabschnitt 28 angebunden ist, werden Verformungskräfte optimal aufgenommen. Selbst dann, wenn ein Stutzen 26 gemäß den Figuren 3 und 4 an einer Position des Bremszylinders 21 angeordnet werden soll, an der ein Knick 23 vorgesehen ist, können die Anbindungsbereiche 30 diese Verformungskräfte optimal aufnehmen.

So ist zur Erzeugung eines im wesentlichen becherförmigen Bremszylinders 21 gemäß Fig. 3, ausgehend von dem Verfahrensstadium 6, ein Verbiegen des umlaufenden Kragens 31 aus der Ebene E der Ronde 10 heraus in Richtung a erforderlich. Der Stutzen 26 ist zugleich mit der Herstellung des Stutzens 14 gemäß den Figuren 1 und 2 auf analoge Weise hergestellt worden, und erstreckt sich im wesentlichen senkrecht von der Ebene E in Richtung b weg.

Überraschenderweise ist es möglich, eine Beeinflussung der Funktionsfläche 19 des Stutzens 26 durch die nachfolgenden Bearbeitungsschritte bei der Bildung des Kragens 31 zu vermeiden. Das Gewinde 19 kann daher in die innere Wand 16 des Stutzens 26,14 hineingeschnitten werden, bevor in einem letzten oder in mehreren nachfolgenden Umformschritten der Flanschabschnitt 28 durch Tiefziehen weiterbearbeitet wird.

Auch die Anbringung von Versteifungsrippen 32 gemäß Fig. 4 hat auf die Funktionsflächen, darunter auch auf die Dichtfläche 15, keinen nachteiligen Einfluss.

Durch die doppelwandige Ausbildung des Stutzens 14,26 wird eine sehr stabile Anordnung der Funktionsfläche 15,19 erreicht. Außerdem kann die Wandstärke der inneren Wand 16 des Stutzens 14,26, in die das Gewinde 19 hineingeschnitten werden soll, über ihre gesamte axiale Länge h4 im wesentlichen konstant gehalten werden.

Schließlich ist es in besonders vorteilhafter Weise auch möglich, die Wandstärke sowohl der äußeren Wand 18 als auch der inneren Wand 16 über deren gesamte axiale Länge h6 = h5 + h4 im wesentlichen konstant zu halten. Derartig konstante Wandstärken ermöglichen aber besonders stabile Stutzen 14,26 sowie eine optimierbare nachfolgende Bearbeitung des Stutzens 14,26.