DE102011086815A1

DE102011086815A1 - Gehäuse für ein Bauteil innerhalb einer hydraulischen Strecke

Info

Publication number: DE102011086815A1
Application number: DE201110086815
Authority: DE
Inventors: Eduard Herdt; Wolfgang Haas
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2010-12-20
Filing date: 2011-11-22
Publication date: 2012-06-21

Abstract

Gehäuse für ein Bauteil innerhalb einer hydraulischen Strecke, insbesondere eines Geberzylinders eines Kupplungs- oder Bremssystems eines Fahrzeuges, mit einem ersten Gehäuseteil und einem zweiten Gehäuseteil, in dem ein durch Betätigung einer Kolbenstange axial verschiebbarer Kolben gelagert ist, wobei beide Gehäuseteile mittels einer Steckverbindung miteinander verbunden sind, wobei zur Sicherung der Steckverbindung ein zusätzliches Sicherungsbauteil im Bereich der Steckverbindung angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Gehäuse für ein Bauteil innerhalb einer hydraulischen Strecke, insbesondere eines Geber- oder Semi-Nehmerzylinders eines Kupplungs- oder Bremssystems eines Fahrzeugs.
Ein hydraulisches System, welches einen Geberzylinder mit einem Gehäuse aufweist, in dem ein durch die Wirkung einer Kolbenstange axial verschiebbarer Kolben einen Druckraum begrenzt, wird in DE 103 51 907 A1 beschrieben. An das kolbenseitige Ende des Gehäuses ist eine Buchse mit Flansch angeschweißt, deren Innendurchmesser einen Führungsbereich für den Kolben bildet.
Auch in DE 103 27 437 A1 wird ein hydraulisches System beschrieben, welches einen Geberzylinder mit einem in diesem axial durch eine Kolbenstange verschiebbaren Kolben aufweist. Das Gehäuse ist geteilt und besteht aus einem vorderen Gehäuseteil und einem hinteren Gehäuseteil, der auch als Schweißring bezeichnet wird, da er mit dem vorderen Gehäuseteil verschweißt ist. Dieser Schweißring ist in Richtung Kolbenstange angeordnet und bildet für den Kolben den Druck und Führungsbereich.
Der Schweißvorgang stellt bei den vorgenannten Lösungen einen relativ hohen fertigungstechnischen Aufwand dar, bei dem die Gefahr besteht, dass sich das Gehäuse bzw. der Schweißring verziehen kann. Darüber hinaus besteht die Gefahr, dass die Schweißverbindungen sich lösen und der Zylinder undicht werden kann. Denn die Abdichtung des Zylinders wird durch die Schweißnacht als Dichtstelle realisiert. Diese Schweißnacht ist bei Betätigung des Kolbens durch die dabei entstehenden hohen Drücke im Zylinder einer erheblichen Kraft ausgesetzt, die das Gehäuse vom Führungsbereich, d. h. dem Schweißring, wegzudrücken versucht.
Eine Lösung, bei welcher die beiden Gehäuseteile eines Geberzylinders miteinander verschraubt werden, ist aus der Druckschrift DE 10 2009 012 883 A1 bekannt. Die Herstellung des Außen- und Innengewindes stellt dabei einen hohen fertigungstechnischen Aufwand dar und das Verschrauben der zwei Gehäuseteile ist montageunfreundlich.
Es besteht daher die Aufgabe, ein Gehäuse für einen Bauteil innerhalb einer hydraulischen Strecke, insbesondere für einen Geber- oder Semi-Nehmerzylinder in einem Kupplungs- oder Bremssystem eines Fahrzeugs, zur Verfügung zu stellen, welches einen zweiteiligen Aufbau aufweist, fertigungstechnisch einfach herstellbar und montierbar ist.
Die Lösung dieser Aufgabe gelingt mit einem Gehäuse mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Ein erfindungsgemäßes Gehäuse für ein Bauteil innerhalb einer hydraulischen Strecke, insbesondere für einen Geber- oder Semi-Nehmerzylinder in einem Kupplungs- oder Bremssystem eines Fahrzeugs, besteht aus einem ersten vorderen Gehäuseteil und einem zweiten hinteren Gehäuseteil, wobei in diesem ein durch Betätigung einer Kolbenstange axial verschiebbarer Kolben gelagert ist, welche mittels einer bajonettartigen Verbindung oder Steckverbindung miteinander verbunden werden, und die Verbindung durch ein weiteres Sicherungsbauteil gegen unbeabsichtigtes Lösen gesichert wird.
Bei Verwendung einer bajonettartigen Verbindung weist ein Gehäusebauteil an seinem Innendurchmesser und das andere Gehäusebauteil an seinem Außendurchmesser Formelemente auf, die durch eine Axialbewegung und eine anschließende Drehbewegung in einer Form einer Bajonettverbindung in Eingriff bringbar sind. Die Abdichtung zwischen den beiden Gehäuseteilen kann dabei mittels eines O-Rings, der zwischen den Gehäuseteilen angeordnet ist, erfolgen. Abweichende Dichtungslösungen, beispielsweise ein mittels Zwei-Komponenten-Spritzguss integrierter Dichtungsbereich, sind ebenfalls denkbar.
Zur Sicherung der Bajonettverbindung wird dann wenigstens ein Sicherungsbauteil am Gehäuse angeordnet, mittels dessen die Drehbewegung der Gehäusebauteile relativ zueinander gesperrt oder arretiert wird, sodass ein unbeabsichtigtes Lösen der beiden Gehäusebauteile voneinander sicher vermieden wird. Zur Herstellung einer Bajonettverbindung weist ein Gehäuseteil eine Innenkontur mit Ausnehmungen auf, in die komplementäre Vorsprünge einer Außenkontur des zweiten Gehäuseteils durch eine Relativdrehung zwischen dem ersten und zweiten Gehäuseteil zur Herstellung der Bajonettverbindung eingreifbar sind. Dabei können die Innen- bzw. Außenkonturen auch auf einem von der Kreisform abweichenden Umfang der Gehäusebauteile angeordnet sein. So ist es beispielsweise möglich, dass ein Gehäusebauteil auf einen generell kreisförmigen Umfang Vorsprünge aufweist, die nach einer Seite Öffnungen zum Eingreifen von kongruenten Vorsprüngen auf den anderen Gehäusebauteil aufweisen. Dabei können diese Vorsprünge in verbundenem Zustand des Bajonettverschlusses gemeinsame Erhebungen auf dem Außenumfang des Gehäuses bilden, die insbesondere Teile einer Zylinderoberfläche bilden. Zwischen den Erhebungen auf der Außenseite können dann Vertiefungen bzw. Nuten verbleiben, die sich zwischen den Kreiszylinderflächen, die aus den Erhebungen auf den beiden Gehäusebeauteilen gebildet werden, erstrecken. In diese Nuten können dann komplementäre Sicherungsbauteile oder Sicherungsbauteilelemente eingreifen, die den freien Drehraum zwischen den Erhebungen füllen und so die Drehung der beiden Gehäusebauteile relativ zueinander sperren. Beispielsweise kann als Sicherungsbauteil einen Sperrring vorgesehen sein, der über seinen Umfang wenigstens einen Kragarm aufweist, der sich in senkrechter Richtung zu einer gedachten Kreisfläche vom Kreisumfang aus erstreckt. Zur Lastverteilung und Minimierung von Drehmomenten auf den Sperrring können mehrere Sicherungselemente vorgesehen sein. Hier bietet sich vor allem die Ausbildung mit vier Sicherungselementen an, mit der eine gute Sicherung bei gleichzeitig einfacher Montage gewährleistet ist.
Vorteilhaft kann dabei die Dichtung mittels elastischem O-Ring so ausgebildet sein, dass im verschlossenen Zustand der Bajonettverbindung eine Pressung des O-Rings in axialer Richtung und somit eine Vorspannung der Gehäuseteile gegeneinander erreicht wird. Somit kann die Sicherheit der Verbindung und die Dichtigkeit weiter erhöht werden.
Mit der erfindungsgemäßen Lösung wird eine montagefreundliche Verbindung der beiden Zylindergehäuseteile geschaffen, bei welcher sowohl am ersten Gehäuseteil, welches den Druckmittelanschluss zur Nachlaufleitung aufweist, als auch im zweiten Gehäuseteil in Form eines analog zum üblichen Schweißring ausgeführten Bajonettrings zur Realisierung der Bajonettverbindung Vertiefungen an einem Innendurchmesser und entsprechend komplementäre Erhöhungen an einem Außendurchmesser angeordnet sind und im geschlossenen Zustand des Bajonettverschlusses Vertiefungen, Nuten, Öffnungen oder Bohrungen ausgebildet werden, die als Aufnahme für Sicherungen durch wenigstens ein Sicherungsbauteil ausgebildet sind, mittels dessen ein unbeabsichtigtes Öffnen der Bajonettverbindung vermieden werden kann.
Weitere Vorteile, Merkmale, Merkmalskombinationen und Wirkungen der Erfindung ergeben sich anhand der Beschreibung von Ausführungsbeispielen und den dazugehörigen Zeichnungen.
Es zeigen:
1 ein erfindungsgemäßes Gehäuse eines Semi-Nehmerzylinders in teilweise geschnittener Darstellung;
1a ein vergrößertes Detail aus 1;
1b einen Schnitt durch die Darstellung der 1 entlang der Linie C-C;
1c einen vergrößerten Ausschnitt aus 1b;
2 einen Sperrring zur Veränderung bei dem Gehäuse aus 1 in dreidimensionaler Darstellung;
3 eine Variante eines erfindungsgemäßen Gehäuses mit Sicherungslementen, die einem Parallelogramm ähnlichen Querschnitt aufweisen;
3a einen vergrößerten Teilbereich aus 3;
3b eine Schnittdarstellung aus 1 entlang der Linie C-C;
3c einen vergrößerten Ausschnitt aus 3b.
1 zeigt ein Gehäuse 1 eines fertig montierten Semi-Nehmerzylinders in teilweise geschnittener Darstellung. Dieses Gehäuse 1 weist ein erstes Gehäuseteil 2 und ein zweites Gehäuseteil 3 auf, das als Bajonettring ausgeführt ist. Beide Gehäuseteile 2, 3 weisen eine im Wesentlichen rotationssymmetrische Grundform auf und sind in der Art von zylinderförmigen Hohlkörpern ausgebildet. Das Gehäuseteil 2 weist einen Anschlussstutzen 20 auf, der zum Anschluss einer nicht dargestellten hydraulischen Leitung ausgebildet ist. Zwischen den Gehäuseteilen 2 und 3 befindet sich ein O-Ring 4, der im zusammengesetzten Zustand die Abdichtung der Gehäuseteile 2, 3 gegeneinander sicherstellt. Der Gehäuseteil 2 weist Vorsprünge 8 (siehe 1a) auf, die in komplementäre Ausnehmungen in den Erhebungen 7 am Gehäuseteil 3, den Bajonett-Ring, eingreifen können (siehe 1a). Der Eingriff zwischen Gehäuseteil 2 und 3 ist in 1a, die den Ausschnitt B aus 1 in vergrößerter Darstellung zeigt, dargestellt.
1a zeigt einen vergrößerten Ausschnitt B aus dem Verbindungsbereich zwischen Gehäuseteil 2 und 3 wie in 1 gezeigt. Das Gehäuseteil 3 weist im Verbindungsbereich einen Innenbereich 6, sowie an Teilen seines Umfangs eine Erhebung 7 auf. Diese Erhebung 7 weist zumindest in Teilbereichen Öffnungen auf, die gemeinsam mit dem Innenbereich 6 Hohlräume bilden, in welche ein komplementärer Vorsprung 8 des Gehäuseteils 2 eingreifen kann. Dabei weist die Erhebung 7 im Hohlraum eine Anschlagschulter 9 auf, die dazu ausgebildet ist, in Kontakt mit einer entsprechend komplementären Anschlagschulter des Vorsprungs 8 des Gehäuseteils 2 zu gehen. Damit ist eine formschlüssige Verbindung zwischen den beiden Gehäusebauteilen 2 und 3 hergestellt. Auf der Innenseite weist das Gehäusebauteil 2 eine weitere Anschlagschulter 18, die als Anschlag für den O-Ring 4 ausgebildet ist. Das Gehäusebauteil 3 weist an seinem Innenbereich 6 eine komplementäre Anschlagschulter 19 auf, die ebenfalls am O-Ring 4 anliegt und so in Verbindung mit der Anschlagschulter 18 und dem O-Ring 4 eine Dichtstelle bildet. Auf dem Gehäusebauteil 3 ist ein Sperrring 5 angeordnet, der dazu dient, nach dem axialen Zusammenschieben und anschließendem radialen Verdrehen der Gehäusebauteile 2, 3 zum Einrasten der Bajonettelemente ein Zurückdrehen der Gehäusebauteile 2, 3 zu sperren und somit die Bajonettverbindung dauerhaft zu arretieren.
1b zeigt einen Schnitt durch das Gehäuse 1 aus 1 entlang der Schnittlinie C-C. Im zusammengebauten, arretierten Zustand befindet sich im Inneren der Innenbereich 6 des zweiten Gehäusebauteils 3, das auch als Bajonettring bezeichnet wird. Der Innenbereich 6 des Gehäusebauteils 3 ist dabei in das Innere des Gehäusebauteils 2 eingeschoben, so dass sich eine innere Führung ergibt. Vom Gehäusebauteil 3 erstrecken sich Erhebungen 7, die einen Zwischenraum bzw. eine Öffnung zwischen dem Innenbereich 6 und den Erhebungen 7 bilden. In diese Öffnungen greifen die Vorsprünge 8 des ersten Gehäuseteils 2 ein, um so die bajonettartige Verbindung zu bilden. Neben den Vorsprüngen 8 weist das Gehäuseteil 2 auf seinem Umfang auch Vertiefungen auf, in welche die Erhebungen 7 des Gehäuseteils 3 axial eingeführt werden, bevor die Drehung zum Schließen des Bajonettverschlusses durchgeführt wird. Die Vorsprungsbereiche 21 der Vorsprünge 8 gehen dabei nicht in Eingriff mit den Erhebungen 7, sondern dienen als Anschlagschulter für Sicherungselemente 10 des Sperrrings 5. Nach Einrasten der Bajonettverschlusselemente verbleiben auf der Außenseite des zusammengesetzten Gehäuses 1 Nuten bzw. Vertiefungen, in welche die Sicherungselemente 10 des Sperrrings 5 eingreifen können. Wenn nun auf die Gehäusebauteile 1 und 2 ein relatives Drehmoment entgegen der Bajonettverschlussrichtung ausgeübt wird, stützen sich die Seitenwand 13 der Erhebungen 7 auf dem Gehäusebauteil 3 und die Seitenwand 14 der Erhebungen 12 auf dem Gehäusebauteil 2 auf den Seitenwänden 15, 16 des Sicherungsbauteils 10 ab, sodass ein entsprechend entgegen gerichtetes Drehmoment erzeugt wird und eine Verdrehung der Gehäusebauteile 2 und 3 gegeneinander nicht möglich ist. Da die Seitenwände 13, 14 und 15, 16 einen Winkel von etwa 90° einschließen, entsteht allerdings eine resultierende Kraft radial nach außen. Um diese Kraft halten zu können, weist das Sicherungselement 10 Vorsprünge 17 (siehe 2) zum Eingriff in komplementäre Öffnungen am Gehäuse 1 auf.
Der Nutbereich A ist in 1c in einer detaillierteren Darstellung gezeigt. Zwischen dem Innenbereich 6 des Gehäusebauteils 3 und der äußeren Erhebung 7 befindet sich das Gehäusebauteil 2, wobei der Vorsprung 8 in der Erhebung 7 des Gehäusebauteils 3 eingrastet ist. Das Sicherungselement 10 befindet sich in der Nut bzw. Vertiefung zwischen der Erhebung 7 des Gehäusebauteils 3 und der in Bajonettverschlussöffnungsrichtung daneben liegenden Erhebung 8 des Gehäusebauteils 2, die nicht mit dem gerade beschriebenen Erhebungsteil 7 verrastet ist, sondern mit dem in Bajonettöffnungsrichtung auf den Außenumfang des Gehäusebauteils 3 daneben liegenden Erhebungsbereich 7 (siehe 1b). Die Seitenwand 13 der Erhebung 7 liegt an der Seitenwand 15 des Sicherungsbauteils 10 an, während die Seitenwand 14 des Vorsprungs 8 an der Seitenwand 16 des Sicherungsbauteils 10 anliegt. Bei Ausübung eines Drehmoments auf die beiden Gehäusebauteile 2, 3 in Richtung D sperrt nun das Sicherungsbauteil 10 über die Erhebung 7 und den Vorsprung 8 die Drehbewegung der Gehäusebauteil relativ zueinander und sichert derart die Verbindungen der beiden Gehäusebauteile 2, 3. Zur Sicherung des Sperrrings 5 am Gehäuse 1 können Clipse oder komplementäre Vorsprünge/Vertiefungen vorgesehen werden.
Das Sicherungsbauteil 5 aus 1 ist in 2 in einer dreidimensionalen Darstellung als einzelnes Bauteil dargestellt. Es besteht aus einem Ring 11 als Basiselement, von dem sich Sicherungselemente 10 senkrecht zur Ringebene in der Art von Kragarmen erstrecken. Die Sicherungselemente 10 weisen dabei an ihrem dem Ring abgewandten Ende zusätzliche kleinere Vorsprünge 17 auf, die dazu ausgebildet sind, in entsprechend komplementäre Vertiefungen am Gehäusebauteil 2 einzugreifen und so eine Abstützung gegen radial nach außen gerichtete Kräfte zu ermöglichen.
Die 3 bis 3c zeigen eine Variante eines Nehmerzylinders gemäß der Erfindung, die im Wesentlichen die gleichen Bauteile wie die Ausführungsform in 1 aufweist.
In 3 ist wieder ein Gehäuse 1 mit den Gehäusebauteilen 2 und 3 in einer teilweisen Schnittdarstellung gezeigt. Zwischen den Gehäusebauteilen 2 und 3 ist ein O-Ring 4 zur Dichtung angeordnet, der Sperrring 5 sichert die Bajonettverbindung gegen unbeabsichtigtes Öffnen. Am Anschlussstutzen 20 kann die hydraulische Leitung (nicht gezeichnet) angeschlossen werden. Der Bildausschnitt B aus 3 ist in die 3a vergrößert dargestellt, mit dem Innenbereich 6 des Gehäusebauteils 3 und dem Vorsprung 8 des Gehäusebauteils 2, der in den Vorsprung 7 des Gehäusebauteils 3 eingreift und mit der Anschlagschulter 9 in eine formschlüssige Verbindung zur Verbindung der Gehäusebauteile 2 und 3 einrastet. Der O-Ring 4 liegt wie auch in 1a zwischen den der Anschlagschulter 18 des Gehäusebauteils 2 und der Anschlagschulter 19 des Gehäusebauteils 3, um derart eine Abdichtung zwischen den Gehäusebauteilen zur Verfügung zu stellen. Mittels des Sperrrings 5 wird die Bajonettverbindung zwischen den Gehäusebauteilen 2 und 3 gesichert (siehe 3b und 3c).
3b zeigt einen Schnitt durch 3. Die Sicherungselemente 10 des Sperrrings 5 (siehe 1 und 2) liegen zur Arretierung zwischen den Seitenwänden der Erhebung 7 des Gehäusebauteils 3 und 21 des Gehäusebauteils 2, umso eine Verdrehung der beiden Gehäusebauteile gegeneinander zu sperren. Den Ausschnitt A zeigt die 3c in einer vergrößerten Darstellung.
Im Unterschied zu der Ausführungsform in 1 sind bei der Ausführungsform in 3c die Seitenwände 15 und 16 des Sicherungselements 10 parallel ausgeführt, sodass durch ein Drehmoment auf die beiden Gehäusebauteile 2 und 3 keine radial nach außen gerichtete resultierende Kraft entsteht. Die Seitenwand 14 der Erhebung 8 hat eine entsprechend komplementär abgeschrägte Wand, sodass bei der Ausführungsform gemäß 3c auf einen zusätzlichen Vorsprung auf der dem Basis-/Ringbauteil 11 (siehe 2) abgewandten Seite einen Vorsprung 17 und entsprechend komplementäre Ausnehmungen am Gehäusebauteil 2 verzichtet werden kann. Diese können bei der Ausführungsform gemäß 3c entfallen.
Bezugszeichenliste

1: Gehäuse
2: Gehäusebauteil
3: Gehäusebauteil
4: O-Ring
5: Sperrring
6: Innenbereich
7: Vorsprung
8: Vorsprung
9: Anschlagschulter
10: Sicherungselement
11: Sicherungselement-Grundbauteil
12: Erhebung
13: Seitenwand
14: Seitenwand
15: Seitenwand
16: Seitenwand
17: Vorsprung
18: Anschlagschulter
19: Anschlagschulter
20: Anschlussstutzen
21: Vorsprungsbereich

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 10351907 A1 [0002]
DE 10327437 A1 [0003]
DE 102009012883 A1 [0005]

Claims

Gehäuse (1) für ein Bauteil innerhalb einer hydraulischen Strecke, insbesondere eines Geberzylinders eines Kupplungs- oder Bremssystems eines Fahrzeuges, mit einem ersten Gehäuseteil (2) und einem zweiten Gehäuseteil (3), in dem ein durch Betätigung einer Kolbenstange axial verschiebbarer Kolben gelagert ist, wobei beide Gehäuseteile (2, 3) mittels einer Steckverbindung miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass zur Sicherung der Steckverbindung ein zusätzliches Sicherungsbauteil (5) im Bereich der Steckverbindung angeordnet ist.
Gehäuse (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Gehäuseteil (2) und das zweite Gehäuseteil (3) mittels einer Bajonettverbindung miteinander verbunden sind und das Sicherungsbauteil (5) nach der Drehung zum Schließen der Bajonettverbindung die Rotation der beiden Gehäusebauteile (2, 3) relativ zueinander arretiert oder blockiert.
Gehäuse (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Gehäuseteil (2) und das zweite Gehäuseteil (3) im Bereich des Bajonettverschlusses Vertiefungen, Nuten, Öffnungen oder Bohrungen aufweisen, die derart angeordnet sind, dass sie bei geschlossenem Verschluss durchgehende Vertiefungen, Nuten, Öffnungen oder Bohrungen bilden, bei denen entweder eine Seitenwand (14) von dem ersten Gehäusebauteil (2) und die andere Seitenwand (13) von dem zweiten Gehäusebauteil (3) oder zumindest eine Seitenwand (13, 14) teilweise von dem ersten Gehäuseteil (2) und teilweise von dem zweiten Gehäuseteil (3) gebildet wird.
Gehäuse (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherungsbauteil (5) zu den Vertiefungen, Nuten, Öffnungen oder Bohrungen kongruente Vorsprünge, Stifte, Stäbe oder Kragarme (10) aufweist, die zum Eingreifen in die Vertiefungen, Nuten, Öffnungen oder Bohrungen ausgebildet sind.
Gehäuse (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherungsbauteil (5) ein Ring ist, von dessen Umfang (11) sich in axialer Richtung die Vorsprünge, Stifte, Stäbe oder Kragarme (10) zum Eingreifen in die Vertiefungen, Nuten, Öffnungen oder Bohrungen der Gehäusebauteile (2, 3) erstrecken.
Gehäuse nach (1) Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Ring (5) zusätzliche Einrastvorrichtungen (17) oder Clipse aufweist, die in komplementäre Einrastvorrichtungen an einem oder beiden Gehäusebauteilen (2, 3) einrasten.