DE19520680C2 - Hydraulisches Aggregat - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung befaßt sich mit einem hydraulischen Aggregat, insbesondere einem Geberzylinder einer Kraftfahr­ zeugbremsanlage, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein derartiges hydraulisches Aggregat ist aus der US 4132073 bekannt. Die Bohrung des daraus bekannten Geberzylinders ist mittels eines Deckels verschlossen, welcher eine Stufe aufweist, an der ein Halteelement zur Anlage kommt, welches andererseits in eine Innennut der Bohrung eingreift. Nachteilig an diesem bekannten Geberzylinder ist anzusehen, daß das Halteelement relativ einfach von außen entfernt werden kann. Eine derartige Demontage des Deckels ist nicht erwünscht, insbesondere dann nicht, wenn es sich bei dem hydraulischen Aggregat um ein sicherheitsrelevantes Bauteil handelt, an dem keine Manipulationen vorgenommen werden dürfen. Aus Sicherheitsgründen ist es daher erwünscht, daß eine unzulässige Demontage sicher ausgeschlossen wird.

Es ist ferner aus der US 5357847 A ein Druckbehälter mit einem Gehäuse und einem Verschlußdeckel bekannt, wobei eine Innennut in dem Gehäuse zusammen mit einer Außennut in dem Deckel einen Hohlraum bildet. Zur Befestigung des Verschlußdeckels am Gehäuse dient eine Haltefeder, welche in eine Querbohrung des Verschlußdeckels eingeschoben wird. Sodann erfolgt das Hineinziehen der Haltefeder mittels einem Verdrehvorgang des Verschlußdeckels. Eine abschließende Fixierung des Deckels am Gehäuse erfolgt durch eine Halteschraube. Ein Problem dieser Anordnung, welches im übrigen auch bei einer Befestigungsanordnung nach der US 5245911 A vorliegt ist, daß die Deckelbefestigung einfach durch Rückdrehung des Verschlußdeckels (entgegen der Befestigungsdrehrichtung) demontiert werden kann, nachdem - soweit vorhanden - die Halteschraube entfernt worden ist.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein gattungsgemäßes Aggregat so weiterzubilden, daß eine Demontage sicher ausgeschlossen wird. Dies soll möglichst ohne größeren Aufwand und ohne Kostensteigerung erfolgen.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1. Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den in den Unteransprüchen angegebenen Maßnahmen. Es wird somit eine formschlüssige und unlösbare Verbindung von Aggregat und Deckel erreicht, die den Deckel nicht nur axial nach außen, sondern auch nach innen festlegt.

Das Halteelement wird vorteilhafterweise durch eine oder auch mehrere mit dem Hohlraum verbundene Öffnungen in diesen eingebracht. Sind mehrere Öffnungen vorhanden, so können auch mehrere Halteelemente, beispielsweise gerade Bolzen, eingebracht sein, wobei ein Halteelement auch mehrere Öffnungen durchdringen kann.

Vorteilhafterweise handelt es sich bei der Öffnung um eine Bohrung, die durch das hydraulische Aggregat verläuft und in den Hohlraum mündet. Ebenfalls möglich ist eine im Deckel verlaufende entsprechend geformte Bohrung. Vorzugsweise mündet die Bohrung tangential in den Hohlraum, so daß keine das Einbringen des Halteelements möglicherweise behindernde Stufe auftritt.

Erfindungsgemäß kann das Halteelement aus einem aushärtenden Material bestehen, welches in flüssiger bzw. plastischer Form in den Hohlraum eingebracht wird und dort aushärtet. Beispielsweise kann aushärtender Kunststoff eingespritzt werden, oder ein flüssiges Metall, welches beim Abkühlen aushärtet. Auch ein aushärtender Zweikomponenten-Kunststoff­ kleber ist hierbei vorteilhaft einsetzbar. Auf diese Weise wird eine Art Klebeverbindung erzielt, die das hydraulische Aggregat mit dem Deckel formschlüssig verbindet. Je nach Stabilität des aushärtenden Materials gegen Abscherung ist die entsprechende Verbindung für mehr oder weniger große axiale Belastungen geeignet. Das ausgehärtete, eingespritzte Material übernimmt auch die Abdichtung der Trennfuge. Ein separates Dichtelement, z. B. ein O-Ring ist dann überflüssig. Dies gilt insbesondere für niedrige bis mittlere Drucke.

Auf besonders einfache Weise ist das Halteelement zu montieren, wenn es als Draht ausgebildet ist, dessen Außendurchmesser vorzugsweise geringfügig kleiner ausgebildet ist als der Querschnitt des Hohlraums. Dieser Draht kann dann einfach in den Hohlraum eingeschoben werden, durch Biegen paßt er sich der Krümmung des Hohlraums an.

Weist die Spitze des Drahtes eine konische oder eine abge­ rundete Form auf, die an den Krümmungsradius des Hohlraums angepaßt ist, so erleichtert dies beim Einschieben das Biegen des Drahts in die entsprechende Richtung. Weist der Draht eine konische Spitze auf, so kann diese bereits an die Innennut anschlagen und vorgebogen werden, bevor der Draht an sich gebogen wird. Die Spitze liegt somit relativ großflächig an der Innennut an, was eine günstige Kraftübertragung zum Biegen ermöglicht. Auch der Reibungswiderstand kann durch die angepaßte Form der Spitze des Drahtes verringern werden.

Eine weitere Verringerung des Reibwiderstands kann auch dadurch erzielt werden, daß der Draht vor dem Einbringen mit Gleitmittel versehen wird. Es ist ebenfalls möglich zusätz­ lich oder alternativ dazu die Innennut bzw. die Außennut mit Gleitmittel zu versehen. Im allgemeinen reicht es dazu aus, die entsprechende Fläche mit Gleitmittel zu benetzen.

Erfindungsgemäß wird es somit ermöglicht, eine Demontage des sicherheitsrelevanten hydraulischen Aggregats durch den Endverbraucher zu unterbinden bzw. eine derartige Demontage irreversibel zu gestalten.

Vorzugsweise weist der Draht einen runden Querschnitt auf, da eine derartige Form sowohl gute Abschereigenschaften aufweist als auch kostengünstig ist. Es ist aber auch ein Vierkant­ draht oder ein Draht mit ovalem Querschnitt oder einem sonstigen geeigneten Querschnitt möglich, da mit derartigen Drähten ggf. bessere Kraftübertragungen bzw. eine gleich gute Kraftübertragung bei verringertem Gesamtquerschnitt, d. h. Gesamtgewicht, möglich ist.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung anhand der Zeichnungen. Dabei zeigt:

Fig. 1 ein als Geberzylinder ausgebildetes erfindungsgemäßes hydraulisches Aggregat,

Fig. 2 einen Schnitt durch den Geberzylinder der Fig. 1 entlang der Linie B-B,

Fig. 3 eine gegenüber der Erfindung geänderte und lösbare Anordnung,

Fig. 4 eine alternative Ausgestaltungsform von Deckel und hydraulischem Aggregat gemäß der Erfindung in Blickrichtung der Fig. 2,

Fig. 5 einen vergrößerten Ausschnitt aus Fig. 1 im Verbindungsbereich von Verschlußdeckel und Aggregat.

Der Geberzylinder 1 der Fig. 1 ist als Tandem-Hauptzylinder einer Kraftfahrzeugbremsanlage mit zwei Kolben 2, 3 versehen. Die Kolben 2, 3 sind in entsprechenden Führungselementen 4, 5 geführt und mittels Dichtelementen 6, 6' bzw. 7, 7' abge­ dichtet.

Die Dichtelemente 6, 6' werden durch das Führungselement 4 sowie eine Hülse 8 axial positioniert. Die Dichtelemente 7, 7' werden durch das Führungselement 5 sowie eine Buchse 9 axial fixiert. Zwischen Hülse 8 und Führungselement 5 ist eine Ausgleichsscheibe 10 angeordnet, die ebenfalls zu axialen Fixierung des Dichtelements 7 beiträgt.

Eine Ausgleichsscheibe 11 ist zwischen Buchse 9 und einem Verschlußdeckel 13 angeordnet. Die Ausgleichsscheibe 11 weist Federabschnitte 11' auf, die sich gegen den Verschlußdeckel 13 abstützen und die Buchse 9 gegen das Führungselement 5 drücken, und somit einen Ausgleich für gegebenenfalls gering­ fügig abweichende relative axiale Positionen von Verschlußdeckel 13 bezüglich der Buchse 9 bzw. dem Führungselement 7 bilden. Auch geringfügige axiale Toleranzen der einzelnen Bauteile können so ausgeglichen werden.

Der Verschlußdeckel 13 verschließt eine Öffnung 15 des Ge­ berzylinders 1, von der aus sich eine gestufte axiale Bohrung 12 bis zu einer Öffnung 14 erstreckt. Aus der Öffnung 14 ragt ein rückwärtiger Teil des Kolbens 2 heraus. An dem Kolben 2 liegt eine Kolbenstange 16 an, mittels derer eine Betäti­ gungskraft F₁ auf den Kolben 2 ausgeübt werden kann.

Das Kunststoffrohr 40 weist an seinem vorderen, im Druckraum 22, 23 befindlichen Ende einen bzw. mehrere radiale Vorsprünge 39 auf, die an einer Stufe der Hülse 8 zur Anlage kommen können, und somit ein Herausfallen des Kolbens 2 aus dem Geberzylinder 1 verhindern.

Die Kolben 2 bzw. 3 weisen eine glatte, zylindrische Außenfläche 32 bzw. 33 auf und sind mit einem Hohlraum 34 bzw. 35 versehen. Ein zwischen den Kolben 2 und 3 angeordnetes Federpaket 17, bestehend aus Spannstift 17', Spannhülsen 18 und 19 sowie Feder 20, übt bei Verschiebung des Kolbens 2 eine Axialkraft auf den Kolben 3 aus um diesen zu verschieben. Wirkt keine Betätigungskraft F₁ auf den Kolben 2 ein, so wird dieser durch die Kraft der Feder 20 zurückgestellt. Der Kolben 3 wird durch die Kraft der Feder 21, die sich am Verschlußdeckel 13 abstützt, zurückgestellt.

Zwischen den Kolben 2 und 3 befindet sich ein Primärdruckraum 22, zwischen Kolben 3 und Verschlußdeckel 13 befindet sich ein Sekundärdruckraum 23. Die Druckräume 22 bzw. 23 sind durch die schematisch angedeuteten Druckanschlüsse 24 bzw. 25 an unterschiedliche Bremskreise eines Kraftfahrzeugs angeschlossen.

Im zurückgestellten Zustand der Kolben 2 bzw. 3 sind die Druckräume 22 bzw. 23 über in den entsprechenden Kolben angeordnete Querbohrungen 26 bzw. 27 mit Nachlaufräumen 28 bzw. 29, die in den Führungselementen 4 bzw. 5 ausgebildet sind, verbunden. Statt einer Querbohrung 26 kann auch eine Axialnut 26' vorgesehen sein, die als Alternative in der oberhalb der gestrichelt angedeuteten Achse A des Geberzylinders 1 abgebildeten Hälfte des Kolbens 2 dar­ gestellt ist. Die Nachlaufräume 28 bzw. 29 sind über Behäl­ teranschlüsse 30 bzw. 31 mit einem hier nicht dargestellten drucklosen Nachlaufbehälter verbunden.

Vor einer Betätigung des Geberzylinders 1 befinden sich die Kolben 2, 3 in ihrer dargestellten, zurückgesetzten Ausgangs­ position. Dabei sind die Druckräume 22, 23 mit dem nicht dar­ gestellten drucklosen Ausgleichsbehälter verbunden, das in ihnen befindliche Hydraulikmedium ist drucklos.

Zur Betätigung des Geberzylinders 1 wird eine Betätigungskraft F₁ über die Kolbenstange 16 auf den Kolben 2 ausgeübt, welcher sich dadurch in der Abbildung nach links bewegt. Durch die unter Vorspannung stehende Feder 20 des Federpakets 17 wird gleichzeitig der Kolben 3 nach links verschoben. Die Querbohrungen 26, 27 bzw. bei Vorhandensein die entsprechenden Axialnuten 26' überfahren dabei die Dichtelemente 6', 7', wodurch die hydraulische Verbindung zwischen Primärdruckraum 22 und Nachlaufraum 28 sowie zwi­ schen Sekundärdruckraum 23 und Nachlaufraum 29 unterbrochen wird. Eine weitere Verschiebung der Kolben 2, 3 nach links bewirkt eine Druckerhöhung in den Druckräumen 22, 23. Hydrau­ likmedium wird über die Druckanschlüsse 24, 25 zur Betätigung der angeschlossenen, nicht dargestellten Radbremsen ausge­ schoben.

Läßt die Betätigungskraft F₁ nach, so werden die Kolben 2, 3 durch den in den Druckräumen 22, 23 herrschenden Druck sowie die Kraft der Federn 20, 21 nach rechts verschoben. Dabei kann erforderlichenfalls Hydraulikmedium aus den Nachlaufräumen 28, 29 über die äußere Dichtlippe der Dichtelemente 6', 7' in die entsprechenden Druckräume 22, 23 nachgesaugt werden. Sobald die Kolben 2, 3 ihre Ausgangsstellung eingenommen haben besteht wieder eine direkte Verbindung der Druckräume 22, 23 zu den entsprechenden Nachlaufräumen 28, 29 über die Querbohrungen 26, 27.

Ein Zurückschieben der Kolben bzw. eines der Kolben in die entsprechende Ausgangsstellung kann auch über eine Druckerhöhung im Druckraum 22 bzw. 23 bewirkt werden.

Eine derartige Druckerhöhung kann bei der Verwendung eines erfindungsgemäßen Tandemhauptzylinders in einer geregelten Bremsanlage (ABS, ASR, Regelung der Fahrstabilität o. ä.) während einer entsprechenden Regelung auftreten.

Erfindungsgemäß weist die gestufte Bohrung 12 im Bereich des Verschlußdeckels 13 eine Innennut 71 auf, in die ein als Draht 72 ausgebildetes Halteelement eingreift, welches andererseits in eine halbrunden Außennut 73 des Verschlußdeckels 13 eingreift. Der Verschlußdeckel 13 ist somit axial in der gestuften Bohrung 12 des Geberzylinders 1 befestigt. Zur Abdichtung des Druckraums 23 gegen den Außenraum ist ein als O-Ring 74 ausgebildetes Dichtelement in einer weiteren Außennut 75 des Verschlußdeckels 13 angeordnet.

Der Draht 72 weist einen runden Querschnitt auf und besteht vorzugsweise aus weichgeglühtem Stahl. Sein Durchmesser ist geringfügig kleiner als der Querschnitt des durch die Innennut 71 und die Außennut 73 gebildeten Hohlraums 76.

Der Draht 72 verbindet Verschlußdeckel 13 und Geberzylinder 1 formschlüssig und überträgt eine Axialkraft vom Verschlußdeckel 13 auf das Gehäuse 77 des Geberzylinders 1, indem er an der Außennut 73 und der Innennut 71 zur Anlage kommt und der Drahtquerschnitt dabei auf Abscherung beansprucht wird. Da diese Verbindung nicht druckdicht bzw. flüssigkeitsdicht ist, ist eine zusätzliche Abdichtung, hier durch den O-Ring 74 realisiert, erforderlich.

Fig. 2 zeigt einen Schnitt durch Fig. 1 entlang der Verbindung B-B. Zwischen dem Verschlußdeckel 13 und dem Gehäuse 77 des Geberzylinders 1 erkennt man den Hohlraum 76, in dem sich der Draht 72 befindet. Zur Montage wird der Draht 72 in eine an der Außenseite des Gehäuses 77 angebrachte Öffnung 78 eingeschoben, die mittels einer tangential in dem Hohlraum 76 mündenden Bohrung 79 mit dem Hohlraum 76 verbunden ist. Der Draht wird beim Einschieben durch die tangentiale Bohrung 79 geführt und biegt sich, der Innennut 71 folgend, bis er rundum im Gehäuse 77 einerseits und am Verschlußdeckel 13 andererseits anliegt. Die Drahtspitze 80 kommt dabei im Bereich der Mündung der Bohrung 79 in den Hohlraum 76 zur Anlage am Draht 72. Das Ende des Drahts 72 befindet sich in der Bohrung 79, es ragt nicht aus der Öffnung 78 heraus. Es ist somit unmöglich, den Draht 72 beispielsweise mit einem Werkzeug zu greifen und wieder aus dem Hohlraum 76 herauszuziehen. Die Drahtspitze 80 hat zur Montage eine auf dem Krümmungsradius des Hohlraums 76 angepaßte konische Form, die das Biegen des Drahts 72 beim Einschieben erleichtert. Zusätzlich kann der Draht 72 oder die Nut 71 zur Montage mit einem Gleitmittel benetzt werden, was deren gegenseitige Reibung verringert.

Alternativ dazu kann auch eine in der unteren Hälfte der Fig. 2 gestrichelt angedeutete zweite Öffnung 78' die über eine Bohrung 79' analog mit dem Hohlraum 76 verbunden ist, vorgesehen sein. In diesem Fall werden zwei Drähte 72 eingeschoben, die jeweils nur um 180° gebogen werden. In diesem Fall wird die Montagekraft und -zeit optimiert.

Der Draht 72 bzw. die Drähte können zur Montage vollautomatisch zugeführt werden, entweder als vorgeschnittene Drahtstücke oder von einer Drahtrolle, wobei sie direkt bei der Montage auf die erforderliche Länge abgeschnitten werden. Durch das vollständige Einschieben des Drahts 72 in Hohlraum 76 und Bohrung 79 wird eine unzulässige Demontage sicher ausgeschlossen.

Es besteht weiterhin die Möglichkeit, das Drahtende 81 gezielt umzubiegen, wie in Fig. 3 dargestellt, um entsprechende hydraulische Aggregate zu Versuchszwecken demontierbar herzustellen. Die Demontage kann dann durch einfaches Herausziehen des Drahts 72, der am Drahtende 81 greifbar ist, erfolgen, ohne daß dabei Zerstörungen auftreten, wie sie bei zum Serieneinsatz montierten Aggregaten nach Fig. 2 unvermeidlich wären.

Fig. 4 zeigt alternativ zu den vorher beschriebenen Lösungen, bei denen ein einschiebbarer Drahtstift zu einem Drahtring wird, ein Gehäuse 77' welches mit einem Verschlußdeckel 13' rechteckigen Querschnitts durch gerade Drahtstifte 72' verbunden ist. Dabei sind vier Innennuten 71' und Außennuten 73' so angeordnet, daß sich vier gerade Hohlraumabschnitte 76' bilden, die mit entsprechenden Bohrungen 79'' verbunden sind und in Öffnungen 78'' münden. Die Drahtstücke 72' brauchen nicht gebogen zu werden, was das Einschieben erleichtert. Hierbei kann - wie auch bei kleineren Drahtquerschnitten und großen Fugen, d. h. geringer Krümmung - auch harter, d. h. vergüteter Draht eingesetzt werden. Zur Herausfallsicherung kann beispielsweise die Bohrung 79'' einen derartig kleinen Radius aufweisen, daß die Drahtstücke 72' durch Klemmwirkung gehalten werden. Hierbei ist die Verwendung von relativ steifem Draht möglich. Es ist hierbei auch möglich, 2 oder 3 entsprechende Bohrungen vorzusehen, was die Montage erleichtern kann.

Fig. 5 zeigt einen stark vergrößerten Ausschnitt der Fig. 1 im Bereich des Hohlraums 76. Man erkennt, daß die halbrunde Außennut 73 einen geringfügig größeren Radius aufweist, als der Draht 72. Die Innennut 71 weist ebenfalls einen runden Bereich 71a auf, dessen Krümmungsradius geringfügig größer ist als der Radius des Querschnitts des Drahts 72, sowie einen konischen Bereich 71b. Der Draht 72 kommt in den jeweiligen runden Bereichen der Nuten 71 bzw. 73 zur Anlage. Die auf den Verschlußdeckel 13 durch den Druck im Druckraum 23 ausgeübte Kraft F₂ wird dabei auf den Draht 72 und von diesem auf das Gehäuse 77 übertragen. Dabei wird der Draht 72 auf Abscherung beansprucht. Der etwas vergrößerte Querschnitt des Hohlraums 76 in bezug auf den Querschnitt des Drahts 72 ermöglicht eine einfache Montage, da ein gewisser Spielraum zwischen Draht 72 und Hohlraum 76 vorhanden ist. Der konische Bereich 71b der Innennut 71 hat den Vorteil, daß der auf dem Verschlußdeckel 13 montierte O-Ring 74 bei der Montage in das Gehäuse 77 nicht an dieser Kante der Innennut 71 beschädigt wird.

Weiterhin wird durch den schrägen Bereich 71b die Kerbspannung verringert. Außerdem ergeben sich Vorteile bei der Fertigung: Ein breiteres Werkzeug kann bei kleinen Nuten für dünne Drähte verwendet werden, wodurch die Fertigung günstiger wird.

Erfindungsgemäß wird somit ein Deckel 13 mit einem Gehäuse 77 eines hydraulischen Aggregats durch Einschieben eines Drahts 72 in einen durch eine Innennut 71 des Gehäuses 77 und eine Außennut 73 des Verschlußdeckels 13 gebildeten Hohlraum 72 verbunden. Durch vollständiges Einschieben des Drahts wird eine unzulässige Demontage verhindert. Im Vergleich zu einer Gewindeverbindung ist die Herstellung der entsprechenden Nuten 71, 73 und die Montage des Drahts 72 einfacher, die axiale Länge einer derartigen Verbindung ist kürzer, als sie mit einem Gewinde möglich wäre.

Die erfindungsgemäße Lösung wurde anhand eines als Tandemhauptzylinder ausgebildeten Geberzylinders 1 beschrieben, eine derartige Verbindung ist aber auch vorteilhaft an anderen hydraulischen Aggregaten anstelle von Schraubverschlüssen oder Sicherungsringen einsetzbar.

Claims (8)

1. Hydraulisches Aggregat, insbesondere Geberzylinder (1) einer Kraftfahrzeugbremsanlage, welches eine durch einen Verschlußdeckel (13) verschlossene Bohrung (12) aufweist, wobei die Bohrung (12) mit einer Innennut (71) versehen ist, in die ein Halteelement (72) eingreift, welches andererseits am Verschlußdeckel (13) zur Anlage kommt, dadurch gekennzeichnet, daß die Innennut (71) zusammen mit einer Außennut (73) einen Hohlraum (76) bildet, und daß eine Bohrung (79) vorgesehen ist, wobei das Halteelement (72) derart vollständig in den Hohlraum (76) und in die Bohrung (79) eingeschoben ist, daß dessen Ende nicht greifbar ist, so daß eine Demontage des hydraulischen Aggregats ausgeschlossen ist.

2. Hydraulisches Aggregat, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der durch die Außennut (73) und die Innennut (71) gebildete Hohlraum (76) mit einer oder mehreren Öffnungen (78) verbunden ist.

3. Hydraulisches Aggregat nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung (78) in die Bohrung (79) übergeht, die durch das hydraulische Aggregat verläuft und in den Hohlraum (76) mündet.

4. Hydraulisches Aggregat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Halteelement (72) ein aushärtendes Material in den Hohlraum (76) eingebracht ist.

5. Hydraulisches Aggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Halteelement (72) ein Draht vorgesehen ist.

6. Hydraulisches Aggregat nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Drahtspitze (80) des Drahts (72) eine konische oder eine abgerundete Form aufweist.

7. Hydraulisches Aggregat nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Draht (72) und/oder die Innennut (71) und/oder die Außennut (73) mit Gleitmittel versehen sind.

8. Hydraulisches Aggregat nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Draht (72) einen runden Querschnitt aufweist.