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Die Erfindung bezieht sich auf ein hydraulisches Aggregat zum Erzeugen von Bremsdruck mit Merkmalen nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs 1, insbesondere einen Hauptbremszylinder für eine hydraulische Kraftfahrzeugbremsanlage sowie die entsprechende Bremsanlage.
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Übliche Herstellung gattungsgemäßer Aggregate gestaltet sich sehr aufwendig und kostenintensiv. Es ist beispielsweise bekannt, zunächst das Gehäuse komplett als Rohling zu gießen, meistens im Schwerkokillengussverfahren. Anschließend werden zahlreiche unterschiedlich ausgerichteten Bohrungen und andere Schnittstellen mit spanabhebenden Verfahren bearbeitet. Hierfür muss die Lage des Gehäuses mehrfach verändert und komplexe Haltevorrichtungen und Lehren gebaut werden.
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Für etwaige Änderungen und Variantenkonstruktionen - beispielsweise unterschiedliche Längen, Abstände und andere Dimensionen einzelner Funktionselemente an sich oder untereinander muss oft ein komplett neues Gusswerkzeug erstellt werden. Die fertiggestellten Gehäuse müssen zudem aufwändig auf Gussfehler wie Lunker, Steigerungen, Porositäten und Dergleichen geprüft und einer Hochdruckprüfung unterzogen werden. werden.
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Die Erfindung beruht somit auf der Aufgabe, ein verbessertes gattungsgemäßes hydraulisches Aggregat anzubieten, dessen Herstellung effektiver und kostengünstiger gestaltet, die Variantenabbildung vereinfacht und Ausschuss reduziert sind.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein hydraulisches Aggregat mit der Merkmalskombination nach dem Hauptanspruch 1 gelöst. Unteransprüche zusammen mit Figurenbeschreibungen geben weitere vorteilhafte Ausführungen und Weiterbildungen der Erfindung an.
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Die Erfindung sieht vor, dass das Gehäuse aus wenigstens zwei und vorzugsweise mehreren einzelnen Funktionskomponenten aufgebaut ist, welche durch stoffschlüssiges Fügen, insbesondere Schweißen, miteinander verbunden sind. Das Gehäuse wird quasi bereits bei der konstruktiven Planung und Auslegung in einzelne funktions- oder dimensionsbedingte Bestandteile zerlegt, als einzelne separaten Funktionskomponenten gefertigt und anschließend zu einem fertigen Gehäuse zusammengefügt.
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Dadurch werden keine kostenintensiven Gußkokillen erforderlich, sowohl bei Prototypen als auch in der Serienherstellung. Aufwändige Vorausberechnung und Nacharbeit aufgrund von Schrumpfung beim Erkalten nach Gießen entfallen.
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Die einzelnen Funktionskomponenten können separat unter Verwendung jeweils optimaler Verfahren und Werkstoffe vorbearbeitet werden. Es können kostengünstige und werkstoffoptimierten standardisierten Halbzeuge wie fließgepresste oder gewalzte Rohre, Stangen und Platten verwendet werden.
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Die Lage und Ausrichtung einzelner Funktionskomponenten am Gehäuse kann flexibler und zielgerichteter gestaltet werden, das Packaging wird optimiert.
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Durch optimierte Werkstoffauswahl und Entfall von Gießrestrektionen können geringere Wanddicken realisiert und das Gewicht eingespart werden. Gießfehlerbedingter Ausschuss wird vermieden. Das Zerspanungs- und Prüfaufwand des Gehäuses wird ebenfalls signifikant reduziert.
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Es kann zudem ein Baukastensystem mit standardisierten Funktionskomponenten wie diversen Anschlüssen, Verschlüssen, Kolbenbohrungskomponenten, Befestigungsflanschen und Dergleichen geschaffen werden. Die Variantenflexibilität wird erhöht, Konstruktions-, Herstellaufwand und Entwicklungszeit werden signifikant verringert bis hin zu Reduzierung auf Auswahl und Zusammensetzung passender Funktionskomponenten aus dem Baukasten.
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Gemäß einer bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform umfasst das Gehäuse wenigstens eine Kolbenbohrungskomponente mit einer Kolbenbohrung zur Aufnahme von wenigstens einem darin bewegbaren Kolben, wenigstens eine und vorzugsweise zwei Behälteranschlusskomponenten zur Aufnahme von Anschlüssen eines Fluidbehälters.
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Des Weiteren umfasst das erfindungsgemäße Gehäuse wenigstens eine und vorzugsweise zwei Druckanschlusskomponenten zum Anschluss von hydraulischen Druckleitungen.
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Des Weiteren umfasst das erfindungsgemäße Gehäuse wenigstens eine Verschlusskomponente, welche die Kolbenbohrung verschließt und in dem Gehäuse eine hydraulische Druckkammer begrenzt.
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Des Weiteren umfasst das erfindungsgemäße Gehäuse wenigstens eine Befestigungsflanschkomponente zur Befestigung des Hydraulischen Aggregats an einem anderen Bauteil, beispielsweise einer Fahrzeugkarosserie.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung kann das Gehäuse ferner wenigstens eine Verriegelungskomponente zur Verlustsicherung eines Fluidbehälters an dem Gehäuse umfassen.
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Des Weiteren beanspruch die Erfindung eine hydraulische Kraftfahrzeugbremsanlage, die mit einem erfindungsgemäßen hydraulischen Aggregat ausgestattet ist.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels und den Zeichnungen. Hierbei zeigen beispielhaft, nicht maßstäblich und stark vereinfacht:
- 1 das Gehäuse eines erfindungsgemäßen hydraulischen Aggregats im Zusammenbau (Ansicht a) und als Explosionsdarstellung (Ansicht b).
- 2 das Gehäuse gemäß 1 in Axialschnitt vor (Ansicht a) und nach der Endbearbeitung (Ansicht b).
- 3 das Gehäuse gemäß 2 im Querschnitt vor (Ansicht a) und nach der Endbearbeitung (Ansicht b).
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Fig.1
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1 zeigt beispielhaft und stark vereinfacht ein Gehäuse 2 für eine erste erfindungsgemäße Ausführungsform des Hydraulischen Aggregats 1. Das Gehäuse 2 ist aus mehreren Funktionskomponenten 3 aufgebaut, die miteinander stoffschlüssig gefügt sind.
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In Anhängigkeit von konkreten Anforderungen an das jeweilige hydraulische Aggregat 1 können die einzelnen Funktionskomponenten 3 flexibel in ihrer Anzahl, Dimensionen und Abständen zueinander angepasst und zusammengesetzt werden.
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Jede Funktionskomponente 3 ist zur Erfüllung wenigstens einer Funktion des Aggregats 1 wie beispielsweise Anschluss einer Leitung, Befestigungsfunktion, Verschluss einer Bohrung usw. vorgesehen und dabei derart gestaltet, dass sie möglichst aus standardisierten insbesondere normierten Halbzeugen wie beispielsweise Rohren oder Platten durch einfaches Ablängen, Schneiden oder Stanzen herstellbar sind.
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Hierbei ist es anstrebenswert, umformtechnisch bearbeitete Halbzeuge als Ausgangsmaterial für die einzelnen Funktionskomponenten 3 zu wählen, da diese Werkstoffe homogenisiertes und verfestigtes Gefüge aufweisen und keine Werkstofffehler nach Art von Gussfehlern zu erwarten sind. So empfiehlt es sich für die flachen Funktionskomponenten 3 gewalzte Platten und für die runden Funktionskomponenten 3 fließgepresste Rohre oder Stangen als Ausgangmaterial zu verwenden.
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Bei der gezeigten Ausführungsform ist das Gehäuse 2 aus folgenden Funktionskomponenten 3 aufgebaut:
- - Eine zentrale Kolbenbohrungskomponente 4 mit einer mittigen durchgehenden Kolbenbohrung 5, aus einem Rohr abgelängt, an die sämtliche anderen Funktionskomponenten 3 angefügt sind.
- - Eine Verschlusskomponente 10 aus einer Platte ausgestanzt oder ausgeschnitten.
- - Zwei Behälteranschlusskomponenten 8 mit je einer mittigen durchgehenden Bohrung 7, je aus einem Rohr abgelängt.
- - Zwei Druckanschlusskomponenten 3 je einer mittigen gebohrten Bohrung 7, je aus einer Stange abgelängt.
- - Eine Verriegelungskomponente 14, aus einer Platte ausgeschnitten oder ausgestanzt und mit einer durchgehenden Bohrung 7 versehen.
- - Einer Befestigungsflanschkomponente 12, aus einer Platte ausgeschnitten oder ausgestanzt und mit erforderlichen Bohrungen, Durchbrüchen und gegebenenfalls Nuten versehen.
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Bei Verwendung von für Bremsgeräte üblichen Aluminiumlegierungen eignen sich Schweißverfahren wie insbesondere Laserschweißen oder Reibschweißen als besonders geeignete Fügeverfahren. Weitere Verfahren wie bspw. Löten oder Kleben sind jedoch ebenso innerhalb der Erfindung möglich und zulässig. Grundsätzlich darf für jede einzelne Verbindung von zwei Funktionskomponenten 3 ein bestgeeignetes Fügeverfahren gewählt werden.
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Zum Optimieren der Fügestellen und Vereinfachung der Positionierung können in den runden Mantelflächen flache Auflageflächen 20 beispielsweise durch Fräsen, Schleifen oder Eindrücken eigearbeitet werden, wie bei der gezeigten Ausführung der Kolbenbohrungskomponente 4.
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Fig.2
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In der 2 wird das vorstehen beschriebene Gehäuse vor Ansicht a und nach der Endbearbeitung Ansicht b, ebenfalls stark vereinfacht, in Axialschnitt dargestellt.
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Bei einem fertigen hydraulischen Aggregat 1 der dargestellten Ausführungsform handelt es sich um einen Tandem- Hauptbremszylinder der sogenannten Plunger-Art. In der Kolbenbohrung 5 werden hintereinander zwei, hier nur angedeuteten, Kolben 6 und 6' geführt aufgenommen.
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Die an die Kolbenbohrungskomponente 4 stirnseitig angeschweißte Verschlusskomponente 10 verschließt die Kolbenbohrung 5 und begrenzt darin zwischen sich und dem Kolben 6 eine hydraulische Druckkammer 11.
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Zwei Behälteranschlusskomponenten 8 dienen zur Aufnahme von Anschlüssen 16 eines ebenfalls nur angedeutet dargestellten Fluidbehälters 15.
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Die mit einer quer verlaufenden Bohrung 7 ausgestattete Verriegelungskomponente 14 interagiert, gegebenenfalls unter Verwendung weiterer nicht gezeigter Verriegelungselemente, mit einer Befestigungslasche 19 des Fluidbehälters 15 zur Verlustsicherung des Fluidbehälters 15 am Gehäuse 2.
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Die Befestigungsflanschkomponente 12 dient zur betriebsbereiten Befestigung des gesamten hydraulischen Aggregats 1 an einem anderen Bauteil 13, beispielsweise einem Karosserieteil eines Fahrzeugs. Weil die Befestigungsflanschkomponente 12 keine hydraulische Dichtfunktion trägt, könnte sie innerhalb der Erfindung bei geeignet geringen Betriebslasten auch kraftschlüssig mit der Kolbenbohrungskomponente 4 verbunden werden, beispielsweise aufgeschrumpft.
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Aus der 2 wird insbesondere das erfindungsgemäß optimierte Aufbauprinzip vom Gehäuse 2 deutlich. Die unterschiedlich zueinander ausgerichteten Bohrungen 5,7 müssen nicht aufwändig in Gussform vorgesehen oder durch komplexe Aufspannungen und Bohrwerkzeuge komplett neu erstellt werden, sondern sind bereits so am Grundwerkstoff vorhanden und entweder ganz ohne Nachbearbeitung oder mit einem vergleichswese geringen Aufwand und reduzierten Spanvolumen an die Endform und Endgüte anpassbar.
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So, zum Beispiel, wird die Kolbenbohrung 5 nach dem Fügen von einzelnen Komponenten 4, 8, 9, 10, 12, 14 aneinander mit den Innennuten 21 zur Aufnahme von nicht gezeigten Dichtelementen versehen und ihre Mantelfläche endbearbeitet - beispielsweise abgedreht oder geschliffen werden. Ebenso werden Durchlässe 18 gebohrt, welche diverse hydraulische Anschlüsse mit der Kolbenbohrung 5 verbinden und meist mit lediglich groben Toleranzen versehen sind.
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Bei geeigneten Wandstärken, wenn der durch jeweiliges Fügeverfahren bedingter thermischer oder Spannungsverzug ausreichend gering ist, kann die Kolbenbohrung 5 sogar vor dem Anfügen von weiteren Funktionskomponenten 3 an die Kolbenbohrungskomponente 4 mit Innennuten 21 versehen und auch sonst endbearbeitet werden.
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Durch die bereist ursprünglich runde und qualitativ hochwertige Außenmantelfläche der Kolbenbohrungskomponente 4 muss an der Befestigungsflanschkomponente 12 für eine Fügeschnittstelle lediglich eine Bohrung mit geeigneten Durchmesser erzeugt werden.
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Fig.3
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In der 3 wird anhand des Querschnitts A-A beispielhaft die Anbindung der Druckanschlusskomponente 9 verdeutlicht, welche in der gezeigten Ausführungsform zum Anschluss von Druckleitung 17 eines Bremskreises der Bremsanlage vorgesehen ist. Aufgrund von der betriebsbedingten Hochdruckbeanspruchung wird die Druckleitung 17 durch eine lösbare formschlüssige Schraubschnittstelle angebunden. Hierfür kann die Druckanschlusskomponente 9 zunächst aus einer zylindrischen Stange abgelängt, mit einer sackförmigen Bohrung 7 mit einem Innengewinde 22 versehen und erst danach an die Kolbenbohrungskomponente 4 an der vorgesehenen Stelle angefügt werden. Nach dem Fügen muss so lediglich nur noch der Durchlass 18 gebohrt werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Hydraulisches Aggregat
- 2
- Gehäuse
- 3
- Funktionskomponente
- 4
- Kolbenbohrungskomponente
- 5
- Kolbenbohrung
- 6
- Kolben
- 7
- Bohrung
- 8
- Behälteranschlusskomponente
- 9
- Druckanschlusskomponente
- 10
- Verschlusskomponente
- 11
- Druckkammer
- 12
- Befestigungsflanschkomponente
- 13
- Bauteil
- 14
- Verriegelungskomponente
- 15
- Fluidbehälter
- 16
- Anschluss
- 17
- Druckleitung
- 18
- Durchlass
- 19
- Befestigungslasche
- 20
- Auflagefläche
- 21
- Innennuten
- 22
- Innengewinde
