專利名稱：粉末冶金制成的具有支承筋的活塞體及其制造方法
由EP-A-0 658 611已知有一種減震活塞，它有一個(gè)活塞體，在活塞體的圓周面上設(shè)有一個(gè)環(huán)繞的筋，有許多軸向布置的筋連接此筋，它們?cè)O(shè)于環(huán)繞筋的一側(cè)。在這活塞體上以壓注法壓注有一個(gè)由熱塑性塑料制成的密封部分，其中尤其是布置在軸向的筋用位于它們之間，完全填滿密封材料的槽來(lái)可靠地固定住密封材料并用于活塞的導(dǎo)向。壓注時(shí)生成的密封部分可以實(shí)現(xiàn)窄的公差，以避免所謂“blow-by”(縫隙泄漏)，并因此使相互配合的缸體腔實(shí)現(xiàn)可靠的密封。這種壓注的密封部分的制造方法相對(duì)來(lái)說(shuō)是費(fèi)用高的。
由US-A-3 212 411已知有一種活塞-缸體裝置，其活塞體在其圓周面上具有許多環(huán)繞的槽。為了施加密封部分設(shè)有一個(gè)由PTFE(聚四氟乙烯)制成的杯狀預(yù)成型件，首先該預(yù)成型件松裝在活塞體上。這樣準(zhǔn)備好的活塞體接著首先被壓入一個(gè)高溫加熱的模型缸體和精整缸體里，其中在熱影響作用下使PTFE材料壓入活塞體的圓周面上的槽里。接著使活塞體連同壓在上面的密封部分在一個(gè)相應(yīng)設(shè)計(jì)的冷卻缸里冷卻。這些槽完全填滿密封材料，以便使密封部分與活塞體的圓周表面形成一種形狀配合的固定的連接。為了作為減震活塞使用必須接著還要將在一側(cè)上蓋住活塞體端面的預(yù)成形件的底面去除掉。
由EP-A-682 190已知有一種減振活塞，它在其制造中與上面所述的方法的主要區(qū)別在于為了裝上密封部分使用了一個(gè)沖壓的圓環(huán)盤來(lái)代替一個(gè)杯形的預(yù)成型件。將這預(yù)環(huán)盤套裝在活塞體的一端上。這樣準(zhǔn)備好的活塞體又被壓入到一個(gè)加熱的模型缸體的精整缸體里，其中圓環(huán)盤作為帶(Bund)圍包在活塞體的圓周面上，并接著在熱影響作用下壓入在活塞體圓周方向上的槽里。接著使設(shè)有其壓上的密封部分的活塞導(dǎo)引通過(guò)一個(gè)冷卻管。密封材料此時(shí)也實(shí)際上完全填滿這些槽，從而使密封部分形狀配合固定地與活塞體的圓周面連接起來(lái)。
上面所述兩種方法的缺點(diǎn)是將密封材料變形并完全壓入活塞體圓周面上的槽里可能需要很大的擠壓力，而且構(gòu)成密封部分的密封材料經(jīng)受很大的變形，這會(huì)對(duì)密封材料的構(gòu)造產(chǎn)生不利的影響。
由DE-A-198 47 342已知有一種用于活塞-缸體裝置的活塞，尤其是減振活塞，它有一個(gè)活塞體，活塞體在其圓周面上在一個(gè)鄰接活塞端部位里設(shè)有一個(gè)環(huán)繞的，突出于圓周面的環(huán)繞筋，連接于此筋的是向另一活塞端方向上伸展的平行地相互間距布置的縱向支承筋，其中對(duì)應(yīng)的兩個(gè)相鄰的支承筋限住了一個(gè)槽形缺口，這些缺口在其背離環(huán)繞筋的端部在縱向上是敞開的；并且活塞有一個(gè)由一種可以熱變形的密封材料制成的皮碗狀密封件，它成型在這活塞體上，因此無(wú)論是環(huán)繞筋還是支承筋都只是在其一部分高度上成型到密封件的材料里。
這種先前已知的解決方案已經(jīng)表明，對(duì)于一邊是活塞的皮碗狀密封件，另一邊為活塞體的外輪廓，在它們之間保持良好密封不需要使密封件致密地貼靠在活塞體的整個(gè)圓周上。若密封皮碗在圓周方向上只是牢固貼靠在相對(duì)窄的環(huán)繞筋上，那就對(duì)于一系列的使用情況就足夠了。另外還更加出人意料的是，對(duì)于密封件和活塞體之間的完好和可靠的連接來(lái)說(shuō)不需要使縱向的支承筋之間的槽形缺口完全被密封材料填滿。因此留有足夠的自由空腔，由于溫度升高產(chǎn)生膨脹時(shí)密封材料就可以偏移進(jìn)入此空腔，其中然而活塞通過(guò)這些縱向的支承筋而順利地導(dǎo)向。
只是一個(gè)突出于這圓周表面的用于固定這皮碗狀密封部分的環(huán)繞筋的布局在一定情況下就不夠了，因此最好兩端側(cè)各設(shè)有環(huán)繞筋，它們通過(guò)縱向布置的、相互間隔而平行的支承筋連接起來(lái)。這樣一種活塞體的粉末冶金制造都是壓制由一種可燒結(jié)的金屬粉末的坯料并接著進(jìn)行燒結(jié)，但這帶來(lái)很多成型技術(shù)方面的問(wèn)題，因此在DE-A-101 08 246中已經(jīng)建議將活塞體分成二個(gè)分體，它們分別在一端具有一個(gè)環(huán)繞筋，從這筋起引出縱向布置的并且相互間隔開布置的支承筋。這兩個(gè)分體可以沒(méi)有大的困難地分別由一種可燒結(jié)金屬粉末成型成坯料，然后進(jìn)行燒結(jié)。然后完整的活塞由這兩個(gè)燒結(jié)完的部分組裝起來(lái)，使環(huán)繞筋分別布置在背離分開平面的活塞端。由于支承筋在其對(duì)著分開平面的端部有一個(gè)斜面因而可以還設(shè)有一個(gè)附加的橫向槽。這種方案的缺點(diǎn)在于如果這些分體必須以規(guī)定的配屬相互連接的話兩個(gè)分體的連接方法很費(fèi)事。這例如在減振活塞的活塞體時(shí)就是如此，因?yàn)檫@里在兩個(gè)分體里存在的部分通道必須準(zhǔn)確地對(duì)準(zhǔn)。
本發(fā)明的任務(wù)是提出一種制造簡(jiǎn)單的活塞，尤其是減振活塞。
該項(xiàng)任務(wù)通過(guò)一種按照發(fā)明的具有權(quán)利要求1的特征的整體活塞體來(lái)解決。
按照本發(fā)明的活塞體的制造方法在權(quán)利要求3中加以說(shuō)明。
發(fā)明的其它設(shè)計(jì)方案在以下對(duì)實(shí)施例的說(shuō)明和從屬權(quán)利要求中加以說(shuō)明。
根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的示意圖對(duì)本發(fā)明詳細(xì)加以說(shuō)明。附圖所示為

圖1一種減振器的活塞-缸體裝置的一個(gè)局部剖面圖；圖2一種減振器的一個(gè)燒結(jié)完的坯件的局部剖切側(cè)視圖；圖3按圖2 III-III線的坯件的一個(gè)水平剖視示意圖，去掉了密封皮碗；圖4局部剖切的，裝有密封皮碗的一個(gè)成型完畢的活塞體的側(cè)視圖；圖5圖4所示局部斷面的放大圖；圖6作為制造工藝的工序，用于形成橫向槽和精整一個(gè)活塞體坯件的裝置；圖7在成型和精整工序中按圖6所示的裝置；圖8成型和精整工序結(jié)束時(shí)按圖6所示的裝置；圖9按圖6所示模具的成型站的一個(gè)垂直斷面，在成型過(guò)程中裝入了坯件；圖10精壓模具結(jié)構(gòu)的放大圖；圖11按圖9所示成型站的俯視圖，布置有精壓模具。
圖1作為功能簡(jiǎn)圖表示了一個(gè)減振器的軸向斷面，減振器將兩個(gè)相互可相對(duì)運(yùn)動(dòng)的部件，例如一個(gè)汽車軸和一個(gè)汽車車架相互連接起來(lái)。減振器具有一個(gè)缸體部件1，它與兩個(gè)相互可相對(duì)運(yùn)動(dòng)的零部件中的一個(gè)相連接?；钊?在缸體1里移動(dòng)導(dǎo)向，活塞固定在一個(gè)活塞桿3上，這活塞桿用其自由端固定在兩個(gè)相互可以相對(duì)運(yùn)動(dòng)的零部件中的另一個(gè)上。缸體1此處兩邊都封閉住并充有液壓液，使活塞缸體裝置設(shè)計(jì)成雙作用式的，其中活塞將兩個(gè)缸體腔4，5相互分開。
活塞2的活塞體6具有多個(gè)并排布置的貫通通道7、8。貫通通道7、8分別在其就功能而言尚需加以說(shuō)明的出口側(cè)上蓋上一個(gè)節(jié)流閥7.1或8.1。這種布置為各有多個(gè)貫通通道7和多個(gè)貫通通道8交替地圍著缸體軸線而布置。
活塞2的圓周面設(shè)有一個(gè)皮碗狀密封部分9，它用于保證使缸腔4相對(duì)于缸腔5密封。當(dāng)活塞2移動(dòng)到缸體腔4里時(shí)，就克服節(jié)流閥7.1的復(fù)位力使液體壓過(guò)貫通通道7。貫通孔8此時(shí)由于加在節(jié)流閥8.1上的液體腔4的壓力而關(guān)閉著。當(dāng)相反方向運(yùn)動(dòng)時(shí)貫通通道7則通過(guò)節(jié)流閥7.1而關(guān)閉住，而液體則可以通過(guò)流動(dòng)通道8從缸腔5回流至缸腔4里。
由于如上面所述的一種活塞體來(lái)回運(yùn)動(dòng)并在高負(fù)荷時(shí)即使在返回運(yùn)動(dòng)時(shí)也相應(yīng)地對(duì)皮碗狀密封部分9加載，因此在活塞體一端的端側(cè)環(huán)繞筋對(duì)于保證皮碗狀密封部克服載荷在軸向方向上可靠固定在一定條件下就不夠了。為了能夠制造整體形狀的這樣一種活塞體，它具有附加的橫向槽用于固定皮碗狀的密封部分，首先由可燒結(jié)的金屬粉末壓成一個(gè)在圖2中所示出的并且以后還要加以詳細(xì)說(shuō)明的形狀的坯料，并接著燒結(jié)成一個(gè)坯件6.1。
坯件6.1在其圓周面上設(shè)有許多縱向布置的支承筋10，它們分別限定了相應(yīng)的槽形缺口11，并且從與一個(gè)環(huán)繞筋12對(duì)應(yīng)的端面4.1一直伸展至坯件6.1靠近端面5.1部位的另一端。環(huán)繞筋12和縱向布置的支承筋10形成了活塞體6的外表面，它們是等水平的。為使表示更清楚這外表面用陰影線表示。支承筋10和相應(yīng)地這些槽11都是軸向平行布置的。
圖3用一個(gè)按圖2中的III-III線的水平剖視圖表示了活塞體6，這樣就可以看到支承筋10和槽11的構(gòu)造。
圖4為不帶密封部分9的活塞體的6的側(cè)視局部剖面部，這是在縱向筋10的表面上作出橫槽11.1之后的最終形狀。橫槽11.1通過(guò)如以后還要敘述的精壓法，施加到燒結(jié)后的坯件6.1里，這個(gè)坯件然后在精壓法后還要進(jìn)行精整。然后將密封部分9裝到這樣制成的經(jīng)過(guò)精整的活塞體6上。
布置在活塞體6圓周上的皮碗狀密封部分9由一種可以熱變形的塑料，最好是PTFE制成。在此處所示的實(shí)施例中這皮碗狀密封部分9通過(guò)熱變形而成型到活塞體6上。
密封材料可由一個(gè)預(yù)成批生產(chǎn)的圓環(huán)盤或一個(gè)預(yù)成批生產(chǎn)的管子段組成，在對(duì)其進(jìn)行熱變形加工時(shí)只是在其一部分高度上使支承筋10和環(huán)繞筋12成型入皮碗狀密封部分9的材料里，因此在密封部分9的材料和槽形缺口11的底部之間還保留一定的自由空腔，因而在密封部分9成型時(shí)密封材料可以自由地而且不是強(qiáng)迫地流入槽11內(nèi)。在這種變形加工過(guò)程中同時(shí)使密封部分9的圓柱形外表面13進(jìn)行精整，因此就可以保證與缸體1內(nèi)徑的所希望的公差。由于尤其在應(yīng)用一種這樣的活塞-缸體-裝置作為減振器時(shí)在工作時(shí)整個(gè)系統(tǒng)會(huì)發(fā)熱，因此這種留下的槽底的自由空腔在一定限度之內(nèi)也就允許使密封材料膨脹進(jìn)入這槽里，從而使密封部分9在其鄰接邊緣的圓柱形圓周表面上的磨損減少?；钊?在其高度上總體來(lái)說(shuō)實(shí)際上無(wú)傾倒地被支承住。密封部分9支承在環(huán)繞筋12的內(nèi)側(cè)上的一個(gè)槽端處。
圖5中以對(duì)應(yīng)于圖4的一個(gè)局部剖視圖放大很多地表示了密封部分9的定位。此處密封部分9由一種均質(zhì)材料組成，它在前面所述的熱變形加工中局部地變形進(jìn)入縱向布置的槽11和橫向槽11.1里，而另一方面縱向布置的支承筋10以及環(huán)繞筋12相應(yīng)地成形進(jìn)入密封材料里。為了清楚起見將成形進(jìn)入縱向槽11里的材料用交叉陰影線表示，這就可以清楚見到，縱向槽11并沒(méi)有完全填滿。
為了在熱變形加工時(shí)在縱向的槽11內(nèi)的密封部分9的材料在至環(huán)繞筋12的過(guò)渡范圍B內(nèi)不至于過(guò)加載，這里規(guī)定了縱向槽11在這范圍內(nèi)在指向環(huán)繞筋的方向上有一個(gè)變少的也就是說(shuō)減少的深度。這樣引起的密封材料在環(huán)繞筋12上的軸向支承面的減少通過(guò)附加的橫槽11.1的在軸向方向作用的支承面來(lái)補(bǔ)償并具有以下優(yōu)點(diǎn)在這以后運(yùn)行中受載高的范圍里通過(guò)熱變形在密封材料接合處使材料受載較小并因此具有較高的穩(wěn)定性。
根據(jù)圖6，7和8對(duì)圖4所示形式的一種活塞體的按本發(fā)明的制造方法進(jìn)行詳細(xì)敘述。首先在第一步里由一種可燒結(jié)的冶金粉末壓成一個(gè)對(duì)應(yīng)于圖2的坯料并接著燒結(jié)成一個(gè)坯件6.1，如在圖6中所示那樣，各從一個(gè)坯料6.1的料庫(kù)S1取出一個(gè)坯料6.1a并輸送給一個(gè)擠壓裝置P，該裝置具有第一個(gè)擠壓位置I和第二個(gè)擠壓位置II。
第一個(gè)擠壓位置I除了通常的上模15.1和下沖擊16之外還設(shè)有徑向?qū)虻木珘耗＞?4，通過(guò)下還要詳細(xì)說(shuō)明的模具在支承筋10里加工出橫槽11.1。
然后這在先行精壓工序中在擠壓位置I上加工出橫槽的坯件6.1b輸送給第二個(gè)擠壓位置II，在這個(gè)第二位置上使準(zhǔn)備好的坯件6.1b既相對(duì)于活塞端面又相對(duì)于環(huán)繞筋和支承筋的外圓周表面對(duì)應(yīng)地精整成一個(gè)最終的活塞體6。該過(guò)程表示于圖7中。
在擠壓位置II上有一個(gè)下模16.2對(duì)應(yīng)于活動(dòng)的上模15.2，下模的模型表面對(duì)應(yīng)于所要裝入的坯件6.1a或6.1b的成型表面。在第一個(gè)擠壓位置I上可活動(dòng)的模15.1和固定的對(duì)置模16.1實(shí)際上只是保持坯件6.1a，而在第二個(gè)擠壓位置II上則使擠壓模15.2加壓，從而使裝入的坯件6.1b進(jìn)行精整的最終變形以形成加工完的活塞體6。
如圖8所示，接著使擠壓模15退回并通過(guò)一個(gè)推料工具17在兩個(gè)擠壓位置上將現(xiàn)在已有橫槽的坯件6.1b和精整過(guò)的活塞體6從擠壓模型里推出去，從而使坯件6.1b可以輸送至擠壓位置II，及可以將加工完的活塞體6取到一個(gè)存儲(chǔ)區(qū)S2里，然后從這存儲(chǔ)區(qū)里將這加工完的活塞體取出用于裝上皮碗狀密封部分9。
在圖9中以一個(gè)通過(guò)這第一個(gè)擠壓位置I的垂直斷面表示出了裝入有坯料6.1a的布局。此處未表示出移入了的上模15.1。精壓模具14壓入到支承筋10的材料里并成型出橫槽11.1。這可見放大圖10。
徑向可進(jìn)給的精壓模具14設(shè)計(jì)成滑動(dòng)件狀，如由圖6，7，10和11可見的那樣，可以徑向向著坯件6.1a進(jìn)給。在此處所示的實(shí)施例中設(shè)有三個(gè)精壓模具14，它們相互成相同角度間隔布置。根據(jù)尺寸大小這種布局可以設(shè)有多于三個(gè)精壓模具。盡管原則上說(shuō)可以只布置二個(gè)直徑方向?qū)χ玫木珘耗＞摺?br> 如由放大圖10可見，用于在一個(gè)坯件6.1的支承筋10上各壓出兩個(gè)橫槽11.1的每個(gè)精壓模具14具有兩個(gè)平行的刀形精壓棱邊18，通過(guò)這棱邊在對(duì)精壓模具14加壓時(shí)對(duì)應(yīng)于圖7擠壓材料使燒結(jié)材料受到冷變形并形成橫槽11.1。如由圖10可見，這種冷變形只是在支承筋10的總高度的一部分上進(jìn)行，因此產(chǎn)生的橫槽11.1的深度小于槽11的深度。
成型過(guò)程和精整過(guò)程可以只用一個(gè)擠壓位進(jìn)行，其構(gòu)造基本上對(duì)應(yīng)于擠壓位I。只是上模和下模對(duì)應(yīng)于上模15.2和下模16.2。與之相應(yīng)地在第一步中上模和下模只是固定住坯件6.1a，因此可以成型出橫向槽11.1。接著使精壓模具14退回，并提高在上模和下模上的壓力，并使坯件精整，然后將成型件作為加工完的活塞體取出。
權(quán)利要求
1.用于一種活塞-缸體裝置、尤其是減振活塞的粉末冶金制成的活塞體，它具有一個(gè)成整體的活塞體(6)，該活塞體在其圓周面上在一個(gè)鄰接于活塞一個(gè)端面(4.1)的部位里設(shè)有一個(gè)環(huán)繞的、突出于圓周面的環(huán)繞筋(12)，在該筋上連接有一個(gè)直至活塞的另一個(gè)端面(5.1)的平行的相互間隔并排的縱向支承筋(10)，其中在該活塞兩個(gè)端面(4.1，5.1)之間的至少一個(gè)部分上設(shè)有至少一個(gè)橫槽(11.1)，其中各有兩個(gè)相鄰的支承筋(10)限定了一個(gè)槽形缺口(11)，該缺口在其背離環(huán)繞筋(12)的端部在縱向是敞開的，其中在活塞體(6)上可以成型出一個(gè)由一種可以熱變形的密封材料所構(gòu)成的皮碗形密封部分(9)，因而無(wú)論是環(huán)繞筋(12)還是支承筋(10)至少在其一部分高度上成型到皮碗狀密封部分(9)的材料里。
2.按權(quán)利要求1所述的活塞體，其特征在于，在一個(gè)鄰近環(huán)繞筋(12)的部位(B)里槽形缺口(11)的深度小于在背離環(huán)繞筋(12)的端面(5.1)部位里的深度。
3.用于一種活塞-缸體裝置，尤其是減振活塞的整體式活塞體的制造方法，這種活塞體在其圓周面上在一個(gè)鄰接于一個(gè)活塞端面(4.1)的部位里設(shè)有一個(gè)環(huán)繞的、突出于圓周表面的環(huán)繞筋(12)，在該筋上連接有一直至活塞另一個(gè)端面(5.1)平行地相互間隔布置的縱向支承筋(10)，其中每?jī)蓚€(gè)相鄰的支承筋(10)限定形成一個(gè)槽形缺口(11)，這些缺口在其背離環(huán)繞筋的端部在縱向是敞開的，其特征在于，在一個(gè)第一工序中由一種可燒結(jié)的冶金粉末壓成一個(gè)坯料，坯料具有環(huán)繞筋和縱向支承筋；在一個(gè)第二工序里將這坯料燒結(jié)成一個(gè)坯件(6.1)；在一個(gè)第三工序里至少在一部分支承筋(10)里通過(guò)冷變形借助于徑向移動(dòng)導(dǎo)向的精壓模具(14)在材料擠壓的作用下成型出橫槽(11.1)；并且在一個(gè)第四工序中將這樣的帶有橫槽(11.1)的坯件(6.1)通過(guò)用精整模具的擠壓而精整至其最終形狀。
4.按權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，至少應(yīng)用兩個(gè)徑向可以壓向坯件的精壓模具(14)，它們各有至少一個(gè)刀狀的精壓棱邊。
5.按權(quán)利要求3或4所述的方法，其特征在于，應(yīng)用了具有至少兩個(gè)擠壓位(I，II)的一種擠壓裝置(P)，其中在第一個(gè)擠壓位(I)上使一個(gè)坯件(6.1a)壓出橫槽(11.1)，并同時(shí)在第二個(gè)擠壓位(II)上對(duì)一個(gè)帶有有橫槽(11.1)的坯件(6.1b)進(jìn)行精整。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種粉末冶金制成的用于活塞－油缸裝置、尤其是減震活塞的活塞體，它有一個(gè)整體的活塞體(6)，該活塞體在其圓周面上在一個(gè)鄰接活塞端面(4.1)的部位設(shè)有一個(gè)環(huán)繞的、突出圓周面的環(huán)繞筋(12)，在該筋上連接有一直至活塞的另一個(gè)端面(5.1)的平行的、相互間距并排的縱向支承筋(10)，其中在這活塞兩個(gè)端面(4.1，5.1)之間的至少一個(gè)部分上設(shè)有至少一個(gè)橫槽(11.1)，其中各有兩個(gè)相鄰的支承筋(10)限定了一個(gè)槽形的缺口(11)，該缺口在其背離環(huán)繞筋(12)的端部在縱向是敞開的，其中在活塞體(6)上可以成型出一個(gè)由一種可熱變形的密封材料構(gòu)成的皮碗形密封部分(9)，因而無(wú)論是環(huán)繞筋(12)還是支承筋(10)至少在其一部分高度上都成型到皮碗狀密封部分(9)的材料里。
文檔編號(hào)F16F9/32GK1695016SQ03822830
公開日2005年11月9日 申請(qǐng)日期2003年8月30日 優(yōu)先權(quán)日2002年9月28日
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