CN118201822A - 具有弹性保护装置的制动单元和用于安装保护装置的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于机动车辆制动系统的制动单元(1)，其包括至少一个制动单元壳体(2)和紧固到制动单元壳体(2)的至少一个弹性保护装置(3)，该弹性保护装置被设计为屏障以阻挡污物、特别是灰尘，保护装置(3)具有可轴向压缩的至少一个波纹管部分(5)，该波纹管部分具有多个外褶皱(7)和内褶皱(8)，这些外褶皱和内褶皱在轴向方向上交替地布置并且通过侧部(6)连接。根据本发明，为了提高通用保护装置的可安装性、特别是为了实现自动化安装，保护装置(3)具有至少一个一体式支撑器件(9)，用于限定波纹管区域(5)的轴向压缩程度的减小。本发明还涉及一种用于将保护装置(3)安装在制动单元壳体(2)上的方法。

Description

具有弹性保护装置的制动单元和用于安装保护装置的方法

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求的前序部分所述的用于机动车辆液压制动系统的制动单元。

背景技术

大多数机动车辆制动单元由致动构件、特别是活塞杆致动，该致动构件伸入制动单元中并与其中的活塞联接。这种类型的对接部必须注意与环境隔离，以防止污物、湿气或灰尘沉积在其中或进入制动单元而影响其功能。由于比如活塞杆的致动构件在被致动时不仅以单纯平移的方式运动，而且同时容易摆动，所以滑动密封件不适合密封这样的对接部。此外，这样的密封元件对致动构件的表面品质提出了特别高的要求。

因此，在实践中，已经确定使用软管状的可轴向压缩的弹性保护装置，弹性保护装置的一个端部紧固到制动单元壳体，而另一个端部紧固到致动构件。为了使这种保护装置具有足够的柔性，已知的是为其提供波纹管部分。

对于通用制动单元，例如参考WO 2018/054619 A1。

然而，这种薄壁式弹性保护装置的安装由于其柔性而具有难度。当在保护装置的安装期间施加轴向定向的力时，即使是与初始构型的最小偏差(角度、尺寸精度、摩擦系数等)，也会使保护装置的变形行为受到显著影响，因此很难预测。这种行为与期望的自动化能力背道而驰。因此，必须手动进行，以确保适当组装。然而，手动操作或手动工作步骤需要大量时间，需要附加的控制措施以避免结果发生变化，因此需要相对较高的组装成本。

发明内容

因此，本发明的目的是提出一种解决方案来提高通用类型的保护装置的组装能力，特别是能够实现可以自动化的组装。

根据本发明，该目的通过具有根据权利要求1所述的特征组合的制动单元来实现。从属权利要求明确了本发明的另外的有利实施例和发展。

本发明提出，将至少一个支撑器件整合到保护装置中，该至少一个支撑器件有针对性地减少波纹管区域的轴向压缩并将其限制在限定的尺寸。因此，保护装置被稳定在限定的压缩程度，并且可以通过支撑器件将组装力从保护装置的一个轴向端部传递到另一个轴向端部。保护装置的变形行为变得可预测。

下文描述的另外的措施附加地优化了与制动单元壳体的对接部的设计，并实现了自动固定能力。

这使得保护装置能够完全自动安装，进而使得在制动单元的批量生产中的组装步骤能够具有等效的、可重复的执行能力，并且周期频率得以提高。因此，可以在不损失安全性的情况下减少控制措施并降低制造成本。

附图说明

本发明的另外的特征和优点将从根据本发明的一个示例性实施例的以下描述中显现出来。在附图中：

图1示出了具有已知的不利的保护装置的通用类型的制动单元。

图2示出了处于已安装好但处于未致动的状态的经改进的保护装置的一个实施例的轴向截面。

图3示出了根据图2的保护装置的外褶皱的截面。

图4示出了处于松弛状态(a)和轴向压缩状态(b)的波纹管部分的褶皱的放大视图。

图5示出了利用组装工具进行安装期间的保护装置。

图6示出了保护装置与制动单元壳体之间的对接部的轴向截面的放大表示。

图7示出了保护装置的紧固部分的加固肋的三维外视图。

具体实施方式

图1

已知的作为示例示出的通用类型的制动单元1具有制动单元壳体2，在该制动单元壳体中布置有活塞24，该活塞可以由致动构件4沿致动方向B致动。致动构件4本身可以例如被制动踏板(联接到致动构件，未在此示出)或致动器致动。螺旋弹簧17夹持在制动单元壳体2与致动构件4之间，该螺旋弹簧17充当复位弹簧，并且在制动操作完成之后将致动构件4与活塞24一起沿释放方向L复位到其原始的、未被致动的起始位置。

紧固到制动单元壳体2上的薄壁式保护装置3由弹性材料制成，该薄壁式保护装置与螺旋弹簧17一起包封致动构件4的一部分，并且用作屏障以阻挡制动单元1周围环境中的污物颗粒。这防止了例如污物和灰尘渗入致动构件4与制动单元1之间的对接部或直接渗入到制动单元1中而损害其功能。

在对致动构件4进行致动时，保护装置3必须是可轴向压缩的，为此目的，该保护装置具有波纹管部分5。

在此示出的已知的保护装置3在两个端部处卡入基本上呈矩形地设计的径向凹槽21、21'中，径向凹槽分别具有对应地成形的端部轮廓，由此保护装置形锁合地在轴向上固定。为了防止保护装置3在制动单元1的操作期间从致动构件4滑落，该保护装置附加地配备有在径向上从外部插入的加固环22。将这种保护装置3安装在制动单元1上只能手动地完成。

图2

图2示出了处于组装状态的根据本发明改进的保护装置3的一个实施例的轴向截面。

保护装置3例如由弹性材料以基本上薄壁的方式制成，弹性材料优选地为弹性体，比如EPDM。

波纹管部分5具有在各自情况下在轴向方向上交替布置的多个外褶皱7和内褶皱8，外褶皱和内褶皱形成为圆形褶皱。在此，圆形半径是恒定的还是可变的并不重要。外褶皱7和内褶皱8通过侧部6连接，侧部的截面基本上是直的。

坚固的轴向突出部10或加厚部分形成在侧部6的内侧上。所有的轴向突出部整体形成支撑器件9，该支撑器件有针对性地将波纹管部分5的行程或轴向压缩程度缩短至期望的尺寸。

在下文中，特别是在图4中，更详细地解释了支撑器件9的作用模式。

在本发明的上下文中，作为如所示出的形成在波纹管部分5的内侧上的替代，支撑器件9也可以形成在波纹管部分的外侧上。然而，外侧更容易受到污物沉积的影响，这可能会损害支撑器件9的正常功能。

紧固部分11在保护装置3面向制动单元壳体2的端部处形成在保护装置上，保护装置3通过紧固部分11固定到制动单元壳体2的对应的紧固短柱12，从而形成轴向底切13。

在下文中，特别是在图6中，更详细地解释了紧固部分11的作用模式。

单独的支撑盘18紧固在保护装置3的与制动单元壳体2相反的端部上。支撑盘18由稳定材料(例如钢板或纤维增强塑料)制成，并且首先用作内部复位弹簧12的弹簧盖或支座。在这种情况下，支撑盘18沿释放方向L支撑在致动构件4上的止挡件23上。为了永久稳定的连接，支撑盘18优选地至少分段地以形锁合的方式用保护装置3的弹性材料包覆成型，或者嵌入保护装置中。

图3

图3示出了根据图2的波纹管部分5的外褶皱7的截面。支撑器件9在此以形成在侧部6的内侧上的多个块状轴向突出部10、10'、10”、……的形式设计，使得这些轴向突出部以分段状方式在周向方向上彼此间隔开。

在未在此示出的另外的实施例中，作为支撑器件9可以如上所述的以小分段方式被设计成具有大量短块状轴向突出部的替代，支撑器件可以在周向方向上仅具有少量的具有珠状延伸设计的轴向突出部，或者单个轴向突出部10可以成形为环绕的珠状部。

图4

图4示出了处于根据图2的未被致动的起始位置(图a)和根据图5的压缩位置(图b)的波纹管部分5的单个褶皱区域的截面。

轴向突出部10、10'彼此相对地形成在相邻的侧部6、6'的朝向彼此定向的侧面上。当对波纹管部分5进行压缩时，保护装置3的端部承受输入力。在此，褶皱7弯曲直到轴向突出部10、10'相碰撞为止。这防止了波纹管部分5进一步轴向压缩，并且输入力经由保护装置3的壁被传递到另一端部。褶皱区域中的壁在该过程中保持薄且柔性。

与简单地总体上增加保护装置1的壁厚度相比，所描述的根据本发明的结构存在若干优点。首先，波纹管部分5在常规致动期间产生低阻力。其次，保护装置3的耐久性得到改善，这是因为如果在褶皱7、8的区域中增加壁厚度，则材料在弯曲期间将会经受更大的伸长应力和挤压应力，这可能导致长期使用后形成裂纹以及功能性故障。

图5

图5示出了借助于单独的组装工具19将保护装置3自动组装在制动单元壳体3上的过程。

为此，将螺旋弹簧17推动到保护装置3中，并且将保护装置3的紧固部分11定位在制动单元壳体2的紧固短柱上，其结果是，还将螺旋弹簧17定位在其制动单元壳体这一侧的支承座上。将组装工具19施加到保护装置3的相反的端部。为此目的，组装工具19的以在自定心方面优化的方式而呈锥形地形成的工具端头被插入到支撑盘18的中心开口中，在运行中致动构件4穿过该中心开口。

然后，利用组装力F在制动单元壳体2的方向上线性地推动组装工具19。首先，组装力F经由支撑盘18被引入到螺旋弹簧17中，其结果是，支撑盘和螺旋弹簧与波纹管部分5一起被压缩。经过限定距离之后，支撑器件9通过各个轴向突出部10、10'彼此相碰撞而被启用，从而防止波纹管部分5进一步轴向压缩。然后，组装力F被引入到保护装置3的壁以及支撑器件9中并被传递到紧固部分11，由此将紧固部分推动到紧固短柱12上并锁紧到该紧固短柱上。

为了简化解释，在此没有观察到实际上会由于螺旋弹簧17和波纹管部分5的压缩以及摩擦和其他影响因素而导致的组装力F的力损耗，但不言而喻，在实践中，在设计组装装置时必须将力损耗考虑在内。

然后，将组装工具19移动到其起始位置或者移除。在此必须确保的是，螺旋弹簧17在松弛时不会使保护装置3从紧固短柱12脱离。在实践中，在一个限定实施例中，如果仅紧固短柱12上的固持力不足以实现该目的，则保护装置3的支撑盘这一侧的端部可以可选地通过合适的器件(例如外部止挡件)而固持在距制动单元壳体2限定的减小距离处。该固持必须保持直到致动构件4安装并固定在制动单元1中为止。

在另一实施例(未示出)中，支撑器件9例如可以通过轴向突出部的限定高度设计来确定尺寸，具体地使得可以省去单独的组装工具19，而直接由致动构件4来安装保护装置3。在此，组装力F从致动构件4引入到支撑盘18，例如在致动构件首次操作期间。

在本发明中，保护装置3与支撑盘18、螺旋弹簧17和致动构件4可以一起被设置为预组装复合件，该复合件然后通过在制动单元壳体2的方向上的简单的线性推动运动而最终在单个组装步骤中以完全自动的方式组装。同时，致动构件4被锁紧在活塞中，并且保护装置3被锁紧在紧固短柱12上。为此，螺旋弹簧17和致动构件4必须固定到支撑盘18上。这可以例如通过使用常见的固定器件(比如卡锁连接件、弹簧环、卡环等)来实现。

图6

图6示出了保护装置13的紧固部分11的特殊设计的放大表示，在组装期间，该紧固部分的特殊设计有助于在制动单元壳体2的紧固短柱12上自定心和自锁紧，从而简化了组装操作的自动化能力。

轴向固定通过底切13来执行。为了形成底切13，形成在紧固部分11上的径向突出部15被引入到形成在紧固短柱12上的环绕的径向凹陷部14中。在本发明的范围内，径向突出部15既可以被设计为环绕的卡圈类型，也可以被设计成在周向方向上彼此间隔开的多个卡锁齿的形式。在本发明的范围内，底切13的倒置设计(即，在紧固短柱12上的径向突出部和在紧固部分11上的径向凹陷部)也是允许的。

紧固部分11在径向方向上是弹性的，并且形成为具有比紧固短柱12小的直径，由此紧固部分通过轴向定向的组装力F的作用而在轴向方向上被推动，在紧固短柱12上径向膨胀，并且同时被径向地夹持，直到径向突出部15锁紧在径向凹陷部14中为止。在此，所建立的径向夹持力既在轴向方向上又在周向方向上支撑保护装置3在紧固短柱12上的附着，因此也用作一种防旋转保护。

为了改进保护装置3在组装期间的自定心和滑动，紧固短柱12在其径向外边缘处逐渐变窄并且在此形成安装锥形部20。

出于相同的目的，紧固部分11在制动单元壳体2的方向上具有漏斗形设计，从而形成上升斜坡。

优选地，紧固部分11的轴向长度应被设计成大于螺旋弹簧17的最大卷绕距离。这确保了保护装置3在组装期间在螺旋弹簧17上可靠地滑动，而不会卡在各个卷绕部之间。

图7

图7示出了根据以上描述的优选实施例的紧固部分11的区域的三维外视图。在周向方向上彼此间隔开布置的多个加固肋16形成在紧固部分11的径向外周部上。

这些加固肋增加了紧固部分11的轴向刚度，同时保持较低的径向刚度，这易于安装并确保紧固部分11在安装而被推动到紧固短柱12上时不会轴向压缩，由此防止保护装置3被适当地固定到制动单元壳体2。

当使用润滑剂来改进紧固部分11与紧固短柱12之间的接触区域中的滑动特性时，在本发明的范围内也可以设想省去加固肋16。

附图标记列表：

1 制动单元

2 制动单元壳体

3 保护装置

4 致动构件

5 波纹管部分

6 侧部

7 外褶皱

8 内褶皱

9 支撑器件

10 轴向突出部

11 紧固部分

12 紧固短柱

13 底切

14 凹陷部

15 径向突出部

16 加固肋

17 螺旋弹簧

18 支撑盘

19 组装工具

20 安装锥形部

21 凹槽

22 加固环

23 止挡件

B 致动方向

F 组装力

L 释放方向

Claims (18)

1.一种用于机动车辆制动系统的制动单元(1)，其包括至少一个制动单元壳体(2)和紧固到该制动单元壳体(2)的至少一个弹性保护装置(3)，该至少一个弹性保护装置被布置为屏障以阻挡污物、特别是灰尘，其中，该保护装置(3)具有至少一个能轴向压缩的波纹管部分(5)，该波纹管部分具有多个外褶皱(7)和内褶皱(8)，这些外褶皱和这些内褶皱通过侧部(6)连接并且在轴向方向上交替地布置，其特征在于，该保护装置(3)具有至少一个一体式支撑器件(9)，用于限定波纹管区域(5)的轴向压缩尺寸的减小。

2.根据权利要求1所述的制动单元(1)，其特征在于，支撑器件(9)包括至少一个轴向突出部(10)，该至少一个轴向突出部布置在、特别是一体地形成在侧部(6)上。

3.根据权利要求2所述的制动单元(1)，其特征在于，支撑器件(9)包括至少两个轴向突出部(10、10')，该至少两个轴向突出部被定位成彼此相对并且布置在相邻的侧部(6、6')的朝向彼此定向的相应侧面上。

4.根据权利要求2或3所述的制动单元(1)，其特征在于，多个轴向突出部(10、10')布置在侧部(6)上，该多个轴向突出部被定位成在周向方向上彼此间隔开。

5.根据权利要求2或3所述的制动单元(1)，其特征在于，轴向突出部(10)形成为在周向方向上环绕的珠状部。

6.根据前述权利要求中至少一项所述的制动单元(1)，其特征在于，支撑器件(9)布置在波纹管部分(5)的内侧上。

7.根据前述权利要求中至少一项所述的制动单元(1)，其特征在于，保护装置(3)在其面向制动单元壳体(2)的端部处具有紧固部分(11)，该紧固部分被设置成布置在制动单元壳体(2)的对应的紧固短柱(12)上，从而形成轴向底切(13)。

8.根据权利要求7所述的制动单元(1)，其特征在于，底切(13)通过至少一个径向突出部(15)接合到环绕的径向凹陷部(14)中而形成。

9.根据权利要求7或8所述的制动单元(1)，其特征在于，紧固部分(11)被设计成在制动单元壳体(2)的方向上以漏斗形方式变宽，以形成上升斜坡。

10.根据权利要求7至9中至少一项所述的制动单元(1)，其特征在于，紧固部分(11)在其径向外周上具有多个加固肋(16)，这些加固肋被布置成在周向方向上彼此间隔开。

11.根据权利要求7至10中至少一项所述的制动单元(1)，其特征在于，轴向取向的螺旋弹簧(17)在径向上布置在保护装置(3)内，紧固部分(11)的轴向长度被设计成比螺旋弹簧(17)的最大卷绕间距大。

12.根据前述权利要求中至少一项所述的制动单元(1)，其特征在于，单独的支撑盘(18)布置在保护装置(3)的与制动单元壳体(2)相反的端部上，用于致动该制动单元(1)的致动构件(4)在该制动单元壳体(2)的方向上轴向地支撑在该支撑盘上，其中，螺旋弹簧(17)夹持在制动单元壳体(2)与支撑盘(18)之间。

13.根据前述权利要求中至少一项所述的制动单元(1)，其特征在于，外褶皱(7)和/或内褶皱(8)形成为具有恒定或可变的半径的圆形褶皱。

14.一种用于将保护装置(3)安装在根据前述权利要求中至少一项所述的制动单元(1)的制动单元壳体(2)上的方法，其特征在于，

·在第一步骤中，将保护装置(3)附接到制动单元壳体(2)的对应的对接部，

·在第二步骤中，通过将限定的轴向定向的组装力施加到保护装置(3)的与制动单元壳体(2)相反的端部，并且通过使该端部在制动单元壳体(2)的方向上移动限定的长度，对该保护装置(3)进行最终组装。

15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，来自该制动单元(1)的致动构件(4)的组装力被引入到该保护装置(3)中。

16.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，来自单独的组装工具(19)的组装力被引入到该保护装置(3)中。

17.根据权利要求16所述的、用于通过至少根据权利要求12所述的制动单元(1)使用的方法，其特征在于，来自该组装工具(19)的组装力被引入到该支撑盘(18)中。

18.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，组装工具(19)接合到该支撑盘(18)的开口中，该开口被设置成在制动单元(1)的运行期间供致动构件(4)穿过。