EP2185393A1 - Verfahren zur montage von befestigungsschrauben an einem bremszylinder - Google Patents

Verfahren zur montage von befestigungsschrauben an einem bremszylinder

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EP2185393A1
EP2185393A1 EP08759362A EP08759362A EP2185393A1 EP 2185393 A1 EP2185393 A1 EP 2185393A1 EP 08759362 A EP08759362 A EP 08759362A EP 08759362 A EP08759362 A EP 08759362A EP 2185393 A1 EP2185393 A1 EP 2185393A1
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EP
European Patent Office
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brake cylinder
fastening screws
screw
collar
bore
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Withdrawn
Application number
EP08759362A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Oliver Brandt
Jürgen Ewald
Wilfried Matthias
Frank Schrader
Oktawian Szuberski
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ZF CV Systems Hannover GmbH
Original Assignee
Wabco GmbH
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60T—VEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T17/00—Component parts, details, or accessories of power brake systems not covered by groups B60T8/00, B60T13/00 or B60T15/00, or presenting other characteristic features
    • B60T17/08—Brake cylinders other than ultimate actuators
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16B—DEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
    • F16B35/00—Screw-bolts; Stay-bolts; Screw-threaded studs; Screws; Set screws
    • F16B35/04—Screw-bolts; Stay-bolts; Screw-threaded studs; Screws; Set screws with specially-shaped head or shaft in order to fix the bolt on or in an object
    • F16B35/041—Specially-shaped shafts
    • F16B35/048—Specially-shaped necks
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16B—DEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
    • F16B37/00—Nuts or like thread-engaging members
    • F16B37/04—Devices for fastening nuts to surfaces, e.g. sheets, plates
    • F16B37/06—Devices for fastening nuts to surfaces, e.g. sheets, plates by means of welding or riveting
    • F16B37/062—Devices for fastening nuts to surfaces, e.g. sheets, plates by means of welding or riveting by means of riveting
    • F16B37/068—Devices for fastening nuts to surfaces, e.g. sheets, plates by means of welding or riveting by means of riveting by deforming the material of the support, e.g. the sheet or plate
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49826—Assembling or joining
    • Y10T29/49908—Joining by deforming

Definitions

  • the invention relates to a method for mounting fastening screws on the bottom of a brake cylinder according to the preamble of patent claim 1, as well as a brake cylinder produced by the method.
  • brake cylinders must be securely fastened to the axle of a vehicle in order to exert a force on the actual brake. This is generally done by screws which are fastened to and protrude from the bottom of the brake cylinder. With the help of these screws and nuts is the brake cylinder on a part of the axis, z. B. a mounting plate, screwed. Because of the strong forces that occur during a brake application, the screw connection must meet high mechanical requirements.
  • the bottom of a brake cylinder has a plurality of holes for fastening screws.
  • the screws are inserted from the inside through these holes and protrude outward.
  • they are welded from the inside to the bottom of the brake cylinder.
  • the screw heads are formed asymmetrically.
  • the known welding is a relatively complicated process, which makes the mass component brake cylinder more expensive.
  • the invention is therefore an object of the invention to provide a method for mounting the mounting screws, which meets the above mechanical requirements, but cheaper fails.
  • Fig. 1 is an overall view of a brake cylinder with fastened according to the invention screws in cross section;
  • Figure 2 is a fastening screw in section with molded groove.
  • FIG 3 shows the bottom of the brake cylinder with adjacent external embossing tool.
  • Figure 5 shows a through the expanded bore from the inside pushed through 'fastening screw.
  • Fig. 8 is a fastening screw with molded grooved area Fig. 9, the fixed mounting screw with deformed collar
  • Fig. 10 shows a detail of Fig. 9 in the region of the corrugation
  • Fig. 1 the bottom of the brake cylinder with adjacent internal embossing tool
  • Fig. 12 shows the bottom of the brake cylinder with outwardly widened bore
  • Fig. 14 shows the process of recovery by pressure on the collar
  • the brake cylinder (1) shows a brake cylinder (1) with two fastening screws (2, 3) fastened according to the method according to the invention.
  • the brake cylinder (1) consists of two parts fastened together, namely a bottom (5) and a cover (6).
  • the lid (6) has a connection (4) for introducing the actuating means, for example compressed air.
  • a piston rod (7) for actuating the actual brake (not shown) is moved out.
  • the piston rod (7) is connected inside the brake cylinder (1) to a piston (not shown).
  • one of the fastening screws (2, 3) is shown in more detail. As usual, it consists of a head (13) and a threaded part (14). Adjacent to the head (13) has a groove (12) is formed in the threaded portion (14). The threaded part (14) has a diameter B. The groove (12) has a diameter A which is smaller than the diameter B.
  • Fig. 3 shows the bottom (5) of the brake cylinder (1), which is provided in a known manner with holes (8). There may be two bores or else further, at the bottom of the brake cylinder (5) annularly distributed holes.
  • the bore (8) has expedient the diameter A, that is the same diameter as the groove (12) of the screw (2). However, it can also be a smaller diameter than A for the holes (8) can be selected.
  • the bore (8) is first widened according to the inventive method.
  • the brake cylinder by an annular holding tool (not shown), which exerts a force on the circumference of the bore (8) in the direction of the arrows (16), held from the inside.
  • Fig. 8 shows a variant of the fastening screw (2).
  • a corrugated area (15) is provided.
  • the corrugations go around the screw body in a ring shape. But they can also be different, e.g. diagonal, be formed.
  • the screw (2) has the diameter A.
  • Fig. 10 is shown in more detail, as it forms the corrugation of the screw (2) in the edge of the bore (8).
  • the material of the screw (2) is harder than that of the brake cylinder bottom (5).
  • FIGS. 11 to 14 show a variant of the method according to the invention, wherein the embossing tool (9) does not act from the inside, but from the outside.
  • FIG. 11 shows the brake cylinder bottom (5) with an embossing tool (9), which is pressed with a force in the direction of the arrow (10) from the inside against the brake cylinder bottom (5) with the bore (8).
  • the bottom (5) is held from the outside with an annular holding tool (not shown), which exerts a force in the direction of the arrows (16) in the region of the bore (8) on the bottom (5).
  • the output diameter of the bore (8) is equal to or less than A.
  • FIG. 12 shows how a collar (11), this time outward, has formed due to the force of the embossing tool (9).
  • the diameter of the bore (8) has thereby been widened to a diameter greater than the diameter B of the threaded part (14) of the screw (2).
  • the embossing process of the brake cylinder bottom (5) can be done individually or for all holes (8) together.
  • the brake cylinder (1) can be subsequently painted.
  • the paint penetrates into an approximately remaining gap between the groove (12) or corrugation (15) and collar (11) and seals it thus additionally.
  • a wading capability of the vehicle equipped with the brake cylinder (1) can be established.
  • the threaded part (14) of the fastening screws (2, 3) must be covered during the painting process.
  • the head (13) of the screws can additionally be made asymmetrical in a known manner (not shown).
  • the asymmetric screw head (13) to the Inner wall of the bottom (5) of the cylinder (1) ensures a positive engagement and thus a security against rotation of the screws (see DE 34 04 014 A1).

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Abstract

Es wird ein Verfahren zur Montage von Befestigungsschrauben (2, 3) am Boden (5) eines Bremszylinders (1 ) vorgeschlagen. Das Verfahren besteht darin, zunächst Bohrungen (8) im Boden (5) des Bremszylinders (1 ) herzustellen, die einen kleineren Durchmesser als der Durchmesser der Befestigungsschrauben (2, 3) aufweisen. Anschließend wird mit einem Prägewerkzeug (9) die Bohrung (8) unter Bildung eines Kragens (1 1 ) soweit aufgeweitet, dass die Befestigungsschraube (2, 3) hindurch passt. Schließlich wird durch einen Pressvorgang auf die Befestigungsschraube (2, 3) der Kragen (11) rückverformt, wodurch dieser in eine Nut (12) oder in eine Riffelung (15) der Befestigungsschrauben (2, 3) eingreift und diese somit festhält.

Description

Verfahren zur Montage von Befestigungsschrauben an einem Bremszylinder
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Montage von Befestigungs- schrauben am Boden eines Bremszylinders gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 , sowie einen mit dem Verfahren hergestellten Bremszylinder.
Bremszylinder müssen bekanntlich sicher an der Achse eines Fahrzeugs befestigt werden, um eine Kraft auf die eigentliche Bremse ausüben zu können. Hier- zu dienen im Allgemeinen Schrauben, die am Boden des Bremszylinders befestigt sind, und aus diesem herausragen. Mit Hilfe dieser Schrauben und entsprechender Muttern wird der Bremszylinder an einem Teil der Achse, z. B. einer Befestigungsplatte, angeschraubt. Wegen der bei einer Bremsbetätigung auftretenden starken Kräfte muss die Verschraubung hohe mechanische Anforde- rungen erfüllen.
Wie beispielsweise aus der DE 34 04 014 A1 bekannt ist, weist der Boden eines Bremszylinders mehrere Löcher für Befestigungsschrauben auf. Die Schrauben werden von innen durch diese Löcher hindurchgesteckt und ragen nach außen vor. Damit die Schrauben unverlierbar werden, sind sie von innen mit dem Boden des Bremszylinders verschweißt. Zur weiteren Sicherung gegen Verdrehen sind die Schraubenköpfe asymmetrisch ausgebildet. Die bekannte Verschweißung ist ein relativ aufwendiger Prozess, welcher das Massenbauteil Bremszylinder verteuert.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Montage der Befestigungsschrauben anzugeben, welches die obengenannten mechanischen Anforderungen erfüllt, aber billiger ausfällt.
Diese Aufgabe wird durch das im Patentanspruch 1 angegebene Verfahren gelöst. Die Unteransprüche enthalten vorteilhafte Ausführungsformen. Durch das erfindungsgemäße Verfahren mit Verformung (Aufweitung) und Rückverformung der Befestigungsbohrungen kann der sonst nötige aufwendige Schweißvorgang komplett entfallen.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.
Diese zeigen:
Fig. 1 eine Gesamtansicht eines Bremszylinders mit gemäß der Erfindung befestigten Schrauben im Querschnitt;
Fig. 2 eine Befestigungsschraube im Schnitt mit eingeformter Nut;
Fig. 3 den Boden des Bremszylinders mit benachbartem außenliegenden Prägewerkzeug;
Fig. 4 den Boden des Bremszylinders mit nach innen aufgeweiteter Bohrung;
Fig. 5 eine durch die aufgeweitete Bohrung von innen durchgesteckte ' Befestigungsschraube;
Fig. 6 den Vorgang der Rückverformung durch Druck auf den Kopf der Befestigungsschraube;
Fig. 7 die festsitzende Befestigungsschraube mit rückverformtem Kragen.
Fig. 8 eine Befestigungsschraube mit eingeformtem geriffelten Bereich Fig. 9 die festsitzende Befestigungsschraube mit rückverformtem Kragen
Fig. 10 einen Ausschnitt aus Fig. 9 im Bereich der Riffelung
Fig. 1 1 den Boden des Bremszylinders mit benachbartem innenliegenden Prägewerkzeug
Fig. 12 den Boden des Bremszylinders mit nach außen aufgeweiteter Bohrung
Fig. 13 eine durch die aufgeweitete Bohrung von innen durchgesteckte Befestigungsschraube
Fig. 14 den Vorgang der Rückverformung durch Druck auf den Kragen
In der Fig. 1 ist ein Bremszylinder (1 ) mit zwei gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren befestigten Befestigungsschrauben (2, 3) dargestellt. Der Bremszy- linder (1 ) besteht aus zwei miteinander befestigten Teilen, nämlich einem Boden (5) und einem Deckel (6). Der Deckel (6) weist einen Anschluss (4) zur Einleitung des Betätigungsmittels, beispielsweise Druckluft, auf. Beim Befüllen des Bremszylinders (1 ) mit dem Betätigungsmittel wird eine Kolbenstange (7) zur Betätigung der eigentlichen Bremse (nicht dargestellt) herausgefahren. Die KoI- benstange (7) ist dazu innerhalb des Bremszylinders (1) mit einem (nicht dargestellten) Kolben verbunden.
In der Fig. 2 ist eine der Befestigungsschrauben (2, 3) näher dargestellt. Sie besteht wie üblich aus einem Kopf (13) und einem Gewindeteil (14). Benachbart zum Kopf (13) ist eine Nut (12) in das Gewindeteil (14) eingeformt. Das Gewindeteil (14) hat einen Durchmesser B. Die Nut (12) hat einen Durchmesser A, welcher kleiner ist als der Durchmesser B. Die Fig. 3 zeigt den Boden (5) des Bremszylinders (1 ), welcher in bekannter Weise mit Bohrungen (8) versehen ist. Es können zwei Bohrungen vorhanden sein oder aber auch weitere, am Boden des Bremszylinders (5) ringförmig ver- teilte Bohrungen.
Die Bohrung (8) hat zweckmäßig den Durchmesser A, also denselben Durchmesser wie die Nut (12) der Schraube (2). Es kann jedoch auch ein kleinerer Durchmesser als A für die Bohrungen (8) gewählt werden.
Mit einem Prägewerkzeug (9), das von außen in Richtung eines Pfeils (10) auf die Bohrung (8) gedrückt wird, und das vorne konisch angeformt ist, wird gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren zunächst die Bohrung (8) aufgeweitet. Dabei wird der Bremszylinder von einem ringförmigen Haltewerkzeug (nicht dargestellt), das eine Kraft auf den Umfang der Bohrung (8) in Richtung der Pfeile (16) ausübt, von innen gehalten.
Wie in der Fig. 4 zu erkennen ist, bildet sich dabei durch die Umformung ein nach innen ragender Kragen (1 1 ) aus, dessen Durchmesser so groß sein muss, dass die Schraube (2) mit Gewindeteil (14) hindurchpasst. Der Durchmesser des Kragens (1 1 ) ist somit größer als der Durchmesser B des Gewindeteils (14) der Schraube (2).
Im nächsten Verfahrensschritt (Fig. 5) wird nun die Schraube (2) von innen durch die aufgeweitete Bohrung (8) hindurchgesteckt.
Im nächsten Verfahrensschritt (Fig. 6) wird der Schraubenkopf (13) der durchgesteckten Befestigungsschraube (2) von innen mittels einer Presse gegen den Kragen (11 ) gedrückt und dieser damit zurückverformt. Der Pressendruck wirkt dabei in Richtung der Pfeile (17) auf den Schraubenkopf (13). Hierdurch wird der Rand der Bohrung (8) vollständig in die Nut (12) gedrückt , wodurch sich ein Durchmesser A der Bohrung (8) einstellt. Dabei wird der Boden (5) des Brems- Zylinders (1 ) im Bereich der Bohrung (8) durch ein von außen angreifendes ringförmiges Haltewerkzeug (nicht dargestellt), das eine Kraft in Richtung der Pfeile (18) aufbringt, gehalten.
Wie aus der Fig. 7 erkenntlich, die den Endzustand des erfindungsgemäßen Verfahrens zeigt, drückt sich dabei der Kragen (11 ) in die Nut (12) der Schraube (2) und hält diese somit unverlierbar fest.
Die Fig. 8 zeigt eine Variante der Befestigungsschraube (2). An Stelle einer Nut (12) ist hier ein geriffelter Bereich (15) vorgesehen. Die Riffeln gehen dabei ringförmig um den Schraubenkörper herum. Sie können aber auch anders, z.B. diagonal, ausgebildet sein. Im Bereich der Riffelung hat die Schraube (2) den Durchmesser A.
Wie aus der Fig. 9 ersichtlich, greift der Rand der Bohrung (8) nach der Rückverformung in die Riffelung (15), wodurch die Schraube ebenfalls unverlierbar gehalten wird.
In der Fig. 10 ist genauer dargestellt, wie sich dabei die Riffelung der Schraube (2) in den Rand der Bohrung (8) einformt. Dabei ist das Material der Schraube (2) härter als das des Bremszylinder-Bodens (5).
Die Fig. 11 bis 14 zeigen eine Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens, wobei das Prägewerkzeug (9) nicht von innen, sondern von außen angreift.
Die Fig. 11 zeigt den Bremszylinder-Boden (5) mit einem Prägewerkzeug (9), das mit einer Kraft in Richtung des Pfeils (10) von innen gegen den Bremszylinder-Boden (5) mit der Bohrung (8) gedrückt wird. Dabei wird der Boden (5) von außen mit einem (nicht dargestellten) ringförmigen Haltewerkzeug gehal- ten, das eine Kraft in Richtung der Pfeile (16) im Bereich der Bohrung (8) auf den Boden (5) ausübt. Der Ausgangs-Durchmesser der Bohrung (8) ist dabei gleich A oder kleiner als A. In der Fig. 12 ist gezeigt, wie sich durch die Kraft des Prägewerkzeugs (9) ein Kragen (11 ), diesmal nach außen, gebildet hat. Der Durchmesser der Bohrung (8) ist dadurch auf einen Durchmesser größer als der Durchmesser B des Ge- windeteils (14) der Schraube (2) aufgeweitet worden.
Im nächsten Verfahrensschritt, gezeigt in Fig. 13, wird nun die Schraube (2), entsprechend Fig. 5, von innen durch die aufgeweitete Bohrung (8) hindurchgesteckt.
Als nächster Verfahrensschritt (Fig. 14) wird eine Kraft von innen in Richtung der Pfeile (17) auf den Schraubenkopf (13) aufgebracht. Der Boden (5) wird dabei im Bereich der Bohrung (8) durch ein (nicht dargestelltes) ringförmiges Haltewerkzeug in Richtung der Pfeile (18) gehalten. Dabei wird der vorher nach außen stehende Kragen (1 1 ) nach innen zurückverformt. Als Endzustand ergibt sich wieder eine festsitzende Schraube nach Fig. 7 bzw. Fig. 1.
Der Prägevorgang des Bremszylinderbodens (5) kann einzeln oder aber auch für alle Bohrungen (8) gemeinsam erfolgen.
Zur Herstellung einer Wasserdichtheit des Bodens (5) kann der Bremszylinder (1 ) anschließend lackiert werden. Der Lack dringt dabei in einen etwa noch verbliebenen Spalt zwischen Nut (12) bzw. Riffelung (15) und Kragen (11 ) und dichtet diesen damit zusätzlich ab. Hierdurch kann eine Watfähigkeit des mit dem Bremszylinder (1 ) ausgerüsteten Fahrzeugs hergestellt werden. Der Gewindeteil (14) der Befestigungsschrauben (2, 3) muss beim Lackiervorgang abgedeckt werden.
Um zu verhindern, dass sich die Befestigungsschrauben (2, 3) beim Anschrau- ben des Bremszylinders (1 ) verdrehen, kann der Kopf (13) der Schrauben in bekannter Weise zusätzlich asymmetrisch hergestellt werden (nicht dargestellt). Hierdurch wird durch Anlage des asymmetrischen Schraubenkopfes (13) an die Innenwand des Bodens (5) des Zylinders (1 ) eine Formschlüssigkeit und damit eine Verdrehsicherheit der Schrauben gewährleistet (siehe DE 34 04 014 A1).
Durch das erfindungsgemäße Verfahren lassen sich Befestigungsschrauben von Bremszylindern sicher und kostengünstig befestigen.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Montage von Befestigungsschrauben (2, 3) am Boden (5) eines Bremszylinders (1), gekennzeichnet durch folgende Merkmale:
a) Herstellung von Bohrungen (8) in Boden (5) des Bremszylinders (1 ) mit einem Durchmesser (A) kleiner als der Gewindedurchmesser (B) der Befestigungsschrauben (2, 3);
b) Aufweitung der Bohrungen (8) mit einem Prägewerkzeug (9) auf einen Durchmesser größer (B) unter Bildung eines verformten Kragens
(1 1 ) ;
c) Einlegen der Befestigungsschrauben (2, 3) in die aufgeweiteten Bohrungen (8);
d) Pressvorgang mit Rückverformung des Kragens (11 ) derart, dass sich dieser an die Befestigungsschrauben (2, 3) anlegt.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrungen (8) mit einem von außen angreifenden Prägewerkzeug (9) nach innen unter Bildung eines nach innen verformten Kragens (11) aufgeweitet werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrungen (8) mit einem von innen angreifenden Prägewerkzeug (9) nach außen unter Bildung eines nach außen verformten Kragens (11 ) aufgeweitet werden.
4. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass eine Lackie- rung des Bremszylinders (1 ) zur Erzielung einer Wasserdichtheit im Bereich der Befestigungsschrauben (2, 3) durchgeführt wird.
5. Bremszylinder (1 ) mit Befestigungsschrauben (2, 3), hergestellt unter Anwendung des Verfahrens nach Anspruch 1.
6. Bremszylinder nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass er Befesti- gungsschrauben (2, 3) aufweist, die mittels eines rückverformten Kragens
(1 1), der in eine Nut (12) der Befestigungsschrauben (2, 3) eingreift, gehalten werden.
7. Bremszylinder nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass er Befesti- gungsschrauben (2, 3) aufweist, die mittels eines rückverformten Kragens
(11), der in eine Riffelung (15) der Befestigungsschrauben (2, 3) eingreift, gehalten werden.
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