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Die Erfindung betrifft einen Druckmittelzylinder und ein Verfahren zum Herstellen eines Druckmittelzylinders.
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Stand der Technik
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Druckmittelzylinder, insbesondere Hauptbremszylinder und andere Geberzylinder im Kraftfahrzeug, auch in Tandem-Ausführung, werden oft mit sogenannten statischen, d.h. stehenden Dichtungen ausgeführt, unter denen zylinderförmige nutlose Kolben hindurchlaufen. Diese Bauweise erlaubt eine vergleichsweise kurze Baulänge des Tandem-Hauptbremszylinders (siehe 1), was insbesondere bezüglich dem Crash-Verhalten und der Bauraumausnutzung im Kraftfahrzeug wichtig ist. Diese Bauweise erfordert jedoch im meist durch Zerspanung hergestellten Hauptzylindergehäuse mehrere Hinterstiche, die sehr aufwendig in Fertigungszeit und Zerspanverfahren sind, insbesondere wenn über andere Hauptbremszylinderkonfigurationen nachgedacht wird, z.B. Blockbauweisen des Hauptbremszylinders und/oder Integrationen, z.B. mit einem ESP-System. In 1 ist ein herkömmlicher, durch Zerspanung hergestellter Hauptbremszylinder gezeigt, wobei statische Dichtungen 10a, 10b, 20 im Bereich von in das Zylindergehäuse eingebrachten Hinterstichen angeordnet sind.
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Die
DE 30 29 015 C2 offenbart einen Tandem-Bremshauptzylinder, dessen Gehäuse eine Längsbohrung mit zwei hintereinander angeordneten Druckkammern und Druckkolben für zwei Bremskreise aufweist, sowie mit einem Stufenkolben und einem hindurch gesteuerten Ventil zur Bildung einer Drucksteuervorrichtung und mit einem Befestigungsflansch nahe einer Stirnseite der Längsbohrung sowie mit einem oberhalb der Längsbohrung angeordneten Vorrats-Behälter für die Bremsflüssigkeit, der zwei parallele Anschlußstutzen zur Verbindung der beiden Druckkammern mit dem Vorrats-Behälter ausweist, wobei das Gehäuse eine Querbohrung zur Aufnahme der Drucksteuervorrichtung für den Bremskreis aufweist und die Querbohrung die durch die Achsen der Anschlußstutzen gebildete Ebene etwa senkrecht durchsetzt und zwischen den Anschlußstutzen sowie zwischen der Längsbohrung und dem Vorratsbehälter verläuft.
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Offenbarung der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung schafft einen Druckmittelzylinder mit einem Zylindergehäuse und zumindest einem, eine Kolbenstange aufweisenden Kolben, welcher in dem Zylindergehäuse angeordnet ist. Das Zylindergehäuse weist eine Zylinderbohrung mit einer Mehrzahl von Stufungen auf, wobei die Zylinderbohrung in Tiefenrichtung mit jeder Stufung einen geringeren Durchmesser aufweist. Darüber hinaus sind in die Zylinderbohrung eine Mehrzahl von Hülsen eingefügt.
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Die vorliegende Erfindung schafft des Weiteren ein Verfahren zum Herstellen eines Druckmittelzylinders mit einem Zylindergehäuse und zumindest einem, eine Kolbenstange aufweisenden Kolben, welcher in dem Zylindergehäuse angeordnet ist. Das Verfahren weist ein Einbringen einer Mehrzahl von Bohrungen in das Zylindergehäuse auf, welche einen in Tiefenrichtung zunehmend geringeren Durchmesser zum Ausbilden einer Mehrzahl von Stufungen der Zylinderbohrung aufweisen. Das Verfahren weist darüber hinaus ein Einfügen einer Mehrzahl von Hülsen in die Zylinderbohrung auf.
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Vorteile der Erfindung
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Eine Idee der vorliegenden Erfindung ist es, eine einfachere, variantenreichere und kostengünstigere Darstellung der verschiedenen Bauräume für die statischen Dichtungen in kurzbauenden Druckmittelzylindern, insbesondere Tandem-Hauptbremszylindern zu ermöglichen.
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Durch Ausbilden des Zylindergehäuses des Druckmittelzylinders mit einer mehrfach gestuften Zylinderbohrung, wobei die Zylinderbohrung in Tiefenrichtung mit jeder Stufung einen geringeren Durchmesser aufweist und wobei in die Zylinderbohrung eine Mehrzahl von Hülsen eingefügt sind, kann die Montage der statischen Dichtungen erleichtert werden. Diese können ohne starke Quetschungen in die Hülsen eingeführt werden. Damit werden ebenfalls kleinere Druckmittelzylinderdurchmesser mit statischen Dichtungen in dieser Kurzbauweise möglich, da durch Verwendung der Hülsen eine einfachere Montage der statischen Dichtungen ermöglicht wird. Das Druckmittelzylindergehäuse kann aufgrund der gestuften Bohrungsdurchmesser ohne Hinterstiche, eventuell auch mit kostengünstigen, nicht zerspanenden Herstellungsverfahren, wie z.B. Tiefziehen, hergestellt werden.
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Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren.
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Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Mehrzahl von Hülsen in dem Zylindergehäuse durch Einpressen in die mit Stufungen versehene Zylinderbohrung befestigt sind. Solche Einpress-Vorgänge sind trotz erhöhter Einzelteilanzahl einfach umzusetzen und kostengünstig in der Ausführung.
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Vorzugsweise ist ferner vorgesehen, dass die Hülsen eine Topf- oder Scheibenform aufweisen. Somit sind sie geeignet für kostengünstige Tiefzieh- bzw. Stanzherstellung oder Ähnliches.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Hülsen jeweils einzeln oder als Vormontage-Gruppen in die Zylinderbohrung eingesetzt sind. Somit kann eine einfache und kostengünstige Montage der Hülsen gewährleistet werden.
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Gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass in dem Druckmittelzylinder angeordnete Dichtungen an den Stufungen der Zylinderbohrung oder an den, in die Zylinderbohrung eingefügten Hülsen angeordnet sind. Die Stufungen weisen somit, in Verbindung mit den eingefügten Hülsen, die gleiche Funktion wie das Vorsehen von Hinterstichen zur Aufnahme von Dichtungen auf, wobei die Stufungen eine einfachere, variantenreichere und kostengünstigere Darstellung der verschiedenen Bauräume insbesondere für die statischen Dichtungen ermöglichen.
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Vorzugsweise ist ferner vorgesehen, dass der Druckmittelzylinder in Tandem-Bauweise mit einer Stangenkolben-Gruppe und einer Schwimmkolben-Gruppe ausgebildet ist, wobei im Bereich der Stangenkolben-Gruppe eine gestufte, topfförmige Hülse mit Sitzen für Dichtungen zum Abdichten des Zylindergehäuses und Scheiben zur Führung eines Stangenkolbens angeordnet ist. Die Hülse mit den zugehörigen Komponenten erfüllt somit die Funktion sowohl der Abdichtung des Zylindergehäuses als auch der Führung des Stangenkolbens.
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Gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass im Bereich der Schwimmkolben-Gruppe eine Scheibe zur Führung eines Schwimmkolbens und zum Tiefenanschlag für eine erste Schwimmkolbendichtung angeordnet ist. Die im Bereich einer Stufung angeordnete Scheibe erfüllt somit die Doppelfunktion der Führung des Schwimmkolbens sowie der Funktion als Anschlag für die Schwimmkolbendichtung.
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Vorzugsweise ist ferner vorgesehen, dass im Bereich der Schwimmkolben-Gruppe eine gestufte, topfförmige Hülse mit Sitzen für Dichtungen zum Abdichten des Zylindergehäuses und Scheiben zur Führung eines Schwimmkolbens angeordnet ist. Die Hülse mit den zugehörigen Komponenten erfüllt somit die Funktion sowohl der Abdichtung des Zylindergehäuses als auch der Führung des Schwimmkolbens.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die jeweils im Bereich der Stangenkolben-Gruppe und der Schwimmkolben-Gruppe angeordneten Hülsen im Bereich einer jeweils im Zylindergehäuse ausgebildeten Querbohrung eines Anschlusses eines Druckmittelausgleichsbehälters angeordnet sind und jeweils eine Querbohrung aufweisen, welche mit der jeweiligen im Zylindergehäuse ausgebildeten Querbohrung fluidisch kommuniziert. Dies gewährleistet eine effektive Schnüffel- bzw. Nachsaugfunktion eines Stangenkreises sowie eines Schwimmkreises.
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Die beschriebenen Ausgestaltungen und Weiterbildungen lassen sich beliebig miteinander kombinieren.
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Weitere mögliche Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale der Erfindung.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Die beiliegenden Zeichnungen sollen ein weiteres Verständnis der Ausführungsformen der Erfindung vermitteln. Sie veranschaulichen Ausführungsformen und dienen im Zusammenhang mit der Beschreibung der Erklärung von Prinzipien und Konzepten der Erfindung.
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Andere Ausführungsformen und viele der genannten Vorteile ergeben sich im Hinblick auf die Zeichnungen. Die dargestellten Elemente der Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu zueinander gezeigt.
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Es zeigen:
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1 eine Querschnittsansicht eines herkömmlichen Druckmittelzylinders;
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2 eine Querschnittsansicht eines Druckmittelzylinders gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung; und
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3 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Herstellen eines Druckmittelzylinders gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
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Die 2 zeigt eine Querschnittsansicht eines Druckmittelzylinders gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
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Ein Druckmittelzylinder, insbesondere ein Hauptbremszylinder in Tandem-Ausführung eines Kraftfahrzeuges weist ein Zylindergehäuse 3 sowie eine in dem Zylindergehäuse 3 angeordnete Stangenkolben-Gruppe und eine Schwimmkolben-Gruppe auf. Die Stangenkolben-Gruppe weist einen Stangenkolben 1 auf, welcher in dem Zylindergehäuse 3 beweglich angeordnet ist. Das Zylindergehäuse 3 weist eine Zylinderbohrung mit einer Mehrzahl von Stufungen auf, wobei die Zylinderbohrung in Tiefenrichtung der Bohrung mit jeder Stufung einen geringeren Durchmesser aufweist. Die jeweiligen Bohrungen zum Erzeugen der gestuften Zylinderbohrung sind konzentrisch ausgebildet. Alternativ können die jeweiligen Bohrungen auch nicht konzentrisch ausgebildet sein.
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Darüber hinaus sind in die Zylinderbohrung eine Mehrzahl von Hülsen 13, 23 eingefügt. Die Hülsen 13, 23 weisen dabei vorzugsweise eine Topf- oder Scheibenform auf. Dies eignet sich für eine Tiefzieh- bzw. Stanzherstellung oder Ähnliches. Alternativ sind andere Herstellverfahren für die Hülsen- und Scheibenbauteile möglich, wie z.B. Kunststoffspritzgießen, Scheibenstanzen und/oder Umformen, alternativ auch durch Kunststoff- oder PTFE-Extrusion, Mehrkomponenten-Spritzgießen von Dichtungen und Trägerbauteilen.
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Die Befestigung und dichte Verbindung der Hülsen erfolgt vorzugsweise durch Dicht- oder Halte-Einpressen in die mit den Stufungen versehene Hauptzylinderbohrung. Alternativ sind andere Verbindungstechnologien möglich anstelle von Einpressen, wie z.B. O-Ring-Abdichtung, Spann- oder Sprengringe. Die Hülsen 13, 23 sind in die Zylinderbohrung jeweils einzeln oder als Vormontage-Gruppen eingesetzt.
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Im Bereich der Stangenkolben-Gruppe ist eine gestufte, insbesondere mehrfach gestufte, topfförmige Hülse 13 mit Sitzen für Dichtungen 12, 14 zum Abdichten des Zylindergehäuses 3 sowie Scheiben 11, 16 zur Führung eines Stangenkolbens 1 in der Zylinderbohrung angeordnet. Die Hülse 13 weist des Weiteren die Funktion der Abdichtung zum Hauptbremszylindergehäuse 3 an den Stellen 13a, 13d auf. Die Hülse 13 ist überdies im Bereich einer im Zylindergehäuse 3 ausgebildeten Querbohrung 13b eines Anschlusses eines Druckmittelausgleichsbehälters angeordnet und weist eine Querbohrung 13c auf, welche mit der im Zylindergehäuse 3 ausgebildeten Querbohrung 13b fluidisch kommuniziert. Die Querbohrung 13c dient der Schnüffel- bzw. Nachsaugfunktion des Stangenkreises. Eine Scheibe 15 ist an einer proximalen Seite des Hauptbremszylinders benachbart zur Hülse 13 angeordnet und weist eine Haltefunktion für die Dichtung 14 auf. Zusätzlich kann die Scheibe 15 ebenfalls eine Haltefunktion für die Hülse 13 aufweisen. Die proximale Seite ist hierbei als die eines proximalen Endes der Zylinderbohrung zugewandte Seite und eine distale Seite als die eines distalen Endes der Zylinderbohrung zugewandte Seite definiert.
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Der Druckmittelzylinder weist im Bereich der Schwimmkolben-Gruppe eine gestufte, topfförmige Hülse 23 mit Sitzen für Dichtungen 22, 24 zum Abdichten des Zylindergehäuses 3 und Scheiben 21, 25 zur Führung eines Schwimmkolbens 2 auf. Darüber hinaus weist die Hülse 23 eine Abdichtung zum Hauptbremszylindergehäuse 3 an den Stellen 23a, 23d auf.
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Das Zylindergehäuse 3 des Druckmittelzylinders weist im Bereich der Schwimmkolben-Gruppe eine Querbohrung 23b eines Anschlusses eines Druckmittelbehälters auf. Ebenso weist die Hülse 23 eine Querbohrung 23c auf, welche mit der im Zylindergehäuse 3 ausgebildeten Querbohrung 23b fluidisch kommuniziert. Die Querbohrung 23c dient der Schnüffel- bzw. Nachsaugfunktion des Schwimmkreises.
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Im Bereich der Schwimmkolben-Gruppe ist ferner eine Scheibe 21 an einer distalen Seite des Hauptbremszylinders benachbart zur Hülse 33 zur Führung des Schwimmkolbens 2 angeordnet, welche ebenfalls zum Tiefenanschlag für die erste Schwimmkolbendichtung 22 dient. Alternativ kann z.B. die Scheibe 21 entfallen, wenn die Führung des Schwimmkolbens und der Tiefenanschlag für die Dichtung 22 von einer Gehäusekante ohne Hinterstich übernommen werden kann. Alternativ können in sinnvoller Weise Hinterstiche im Hauptbremszylindergehäuse in bekannter Weise belassen werden, soweit dadurch eine Vereinfachung bei den Einbauteilen erzielt werden kann.
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Alternativ kann die Dichtung 22 beispielsweise in einer (in 2 nicht dargestellten) verlängerten Hülse sitzen und zu dieser abdichten. Längsriefen in einem tiefgezogenen Bremshauptzylindergehäuse sind dann nicht relevant für die Dichtheit aller Bremshauptzylinderdichtungen.
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Damit Längsriefen keine negativen Auswirkungen auf die Dichtheit der Bremshauptzylinderdichtungen aufweisen, kann der Tiefzieh-Herstellprozess beispielsweise mit einem Nacharbeitsschritt, z.B. Überdrehen oder Überschleifen, kombiniert werden.
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Eine Scheibe 25, welche an einer proximalen Seite des Hauptbremszylinders benachbart zur Hülse 23 angeordnet ist, weist eine Haltefunktion für die Dichtung 24 auf. Eventuell kann die Scheibe 25 ebenfalls eine Haltefunktion für die Hülse 23 aufweisen.
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Die Kolben-Baugruppen sind hier nur exemplarisch dargestellt. Der Schwimmkolben 2 weist eine Rückstellfeder 29 auf. Zusätzlich ist zwischen dem Stangenkolben 1 und dem Schwimmkolben 2 eine Feder 19 angeordnet.
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3 zeigt ein Ablaufdiagramm des Verfahrens zum Herstellen eines Druckmittelzylinders gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
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In Schritt S1 erfolgt ein Einbringen einer Mehrzahl von Bohrungen in das Zylindergehäuse 3, welche einen in Tiefenrichtung zunehmend geringeren Durchmesser zum Ausbilden einer Mehrzahl von Stufungen der Zylinderbohrung aufweisen und in Schritt S2 erfolgt ein Einfügen einer Mehrzahl von Hülsen 13, 23 in die Zylinderbohrung.
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Obwohl die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele vorstehend beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Art und Weise modifizierbar. Insbesondere lässt sich die Erfindung in mannigfaltiger Weise verändern oder modifizieren, ohne vom Kern der Erfindung abzuweichen.
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Beispielsweise kann der Druckmittelzylinder z.B. als Kupplungsgeberzylinder in Fahrzeug- und Industrieanwendungen eingesetzt werden. Denkbar ist jedoch ebenfalls ein Einsatz im Rahmen von integrierten Systemen mit z.B. ABS-/ESP-Systemen und Bremshauptzylinder im gemeinsamen Gehäuse. Denkbar als Einsatzgebiet ist außerdem der Bereich Hausgeräte, Gebäudetechnik oder Gebrauchsgüter. Der Druckmittelzylinder kann ferner beispielsweise als Pneumatikzylinder ausgebildet sein.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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