EP2782803A1 - Verfahren zum herstellen einer formschlüssigen verbindung an einem hydraulikaggregat einer fahrzeugbremsanlage - Google Patents
Verfahren zum herstellen einer formschlüssigen verbindung an einem hydraulikaggregat einer fahrzeugbremsanlageInfo
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- EP2782803A1 EP2782803A1 EP12770042.5A EP12770042A EP2782803A1 EP 2782803 A1 EP2782803 A1 EP 2782803A1 EP 12770042 A EP12770042 A EP 12770042A EP 2782803 A1 EP2782803 A1 EP 2782803A1
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Definitions
- the invention relates to a method for producing a positive connection between a first component and a second component, in particular a hydraulic unit of a vehicle brake system. Furthermore, the invention relates to a hydraulic unit of a vehicle brake system with a positive connection between a first component and a second component.
- Hydraulic power units are used in vehicle brake systems for controlling the brake pressures on associated wheel brake cylinders.
- the hydraulic units generally have a block-shaped housing with hydraulic channels on which a plurality of hydraulic functional components, such as valves and memory are installed.
- the hydraulic functional components are to be arranged fluid-tight on the hydraulic block.
- the arrangements must meet high tightness and holding force requirements, which can currently only be achieved with the help of non-positive and positive connections in the form of caulking.
- a part of the material of the housing is molded over a part of the respective functional component with a caulking punch.
- a method for producing a positive connection in particular on a hydraulic unit of a vehicle brake system, between a first component and a second component is provided with the following steps: providing the first component to the second component, wherein in the region of the connection to be produced on the second component a supernatant is provided, generating a pulsed electromagnetic field and deforming the supernatant by means of the pulsed electromagnetic field such that the supernatant for producing the positive connection via the adjacent first component is deformed.
- the invention is based on the finding that in conventional caulking for the production of positive connections with a caulking on the components or components involved high forming forces are required by which it can come in dependence on the material strength of the components to undesirable deformations of adjacent areas.
- it is an essential goal of the current development, in particular of hydraulic units, to reduce their space and to save weight as much as possible. This leads to a conflict of goals between the required rigidity and that
- the core of the present invention is that an electromagnetic pulse technology (EMPT) is used for producing a positive connection of components, in particular on a hydraulic unit of a vehicle brake system.
- EMPT electromagnetic pulse technology
- This technology uses a coil over the connector guided parts. Through the coil, a current of very high current is supplied for a short time, which is provided by a pulse generator. As a result, an eddy current is induced in metallic workpieces for a short time, which leads to very high electromagnetic forces.
- the forces accelerate parts or sections of involved components so strongly that these parts or sections deform.
- the parts or sections can be accelerated so much that they reach a speed of over 200 m / s (meters per second) after only a short distance.
- This technique is used in conventional methods of electromagnetic pulse technology to bounce the parts or sections after a very short distance against an adjacent, stationary component.
- the otherwise existing oxide layers in the impact area are released and blown out through the air located between the components.
- the pure surfaces produced in this way are highly reactive and under extreme contact pressure. This conventionally causes the local formation of a helium-tight metallic cohesive bond by electron exchange.
- the electromagnetic pulse technology is used to deform parts or section of components in such a way that they clamp and positively restrain adjacent components.
- a very high electromagnetic force is also exerted on one of the components involved by means of a coil.
- the force is metered according to the invention in such a way that the part or section of the component is deformed in the direction of the adjacent component and moves over it.
- a projection is provided on one of the components, which can be deformed with the EMPT.
- connection technology does not introduce heat into the components. Therefore, metallic materials with very different melting points can be connected in particular in hydraulic units to be produced. In addition, no structural influence occurs due to heat. In particular, positive-locking connections between aluminum alloys and ultra-high-strength steels can be produced without negative influences on their material strength. be put.
- Such form-fitting connection have in comparison to cohesive also has the advantage that they allow over the life time by micro-movements at the junction a reduction of tensions between the parts.
- the process used in the invention is non-contact, i. no contact takes place between the coil and the part or section of the component to be deformed.
- the advantage is that it in particular to none
- Chip development can come.
- the first component when the first component is provided on the second component, the first component is particularly preferably provided adjacent to the second component.
- the provision of this kind leads to a predefined position of the two components relative to one another and according to a positionally accurate embodiment of the connection point according to the invention.
- the first component used according to the invention is preferably a storage cover of a pressure accumulator, in particular a buffer accumulator of the hydraulic unit.
- the storage lid can be pressure-resistant attached to the associated housing with the connection technology according to the invention.
- the storage lid is preferably round, in particular circular in design and is fixedly and positively mounted on its entire circumference according to the inventive method to the associated housing.
- a shoulder is particularly preferably formed in the housing at a storage opening, into which the storage cover is first inserted before the actual connection.
- the method according to the invention is furthermore used to connect the housing of a hydraulic unit with a further component or a functional component in a form-fitting manner.
- the housing is preferably arranged stationary during the formation of such a connection.
- the housing then forms the support for attaching the respective functional component and can in particular very advantageously by means of a workpiece carrier in the electromagnetic used in the invention Pulse system retracted and also extended again with the attached second component.
- the housing is made of aluminum, since this material can be processed excellently cutting and also can be processed very well as an electrically conductive material with the connection technology of the invention.
- FIG. 1 shows a partial section of a first embodiment of a hydraulic unit according to the invention prior to carrying out the method according to the invention
- Fig. 2 shows the section of FIG. 1 after carrying out the method according to the invention.
- a hydraulic unit 10 of a not further illustrated vehicle brake system is partially shown, which is designed as a first component of a storage cover 12 made of steel or aluminum and a second component of a housing 14 in the form of a hydraulic block of aluminum.
- the storage cover 12 serves for fluid-tight and pressure-tight sealing of a circular-cylindrical storage opening 16 formed in the housing 14.
- annular shoulder 18 is formed on the edge facing outward.
- 18 of the circular and slightly hat-shaped in cross-section memory cover 12 is inserted with its radially outer portion 20 on a support surface 22.
- the support surface 22 is substantially flat and the portion 20 is located on her substantially full area.
- an upwardly projecting, in the illustrated cross section triangular projection 24 is formed, which in the present case also extends annularly around the entire storage opening 16.
- the Projection 24 also extend only over parts of the circumference of the storage opening 16.
- the supernatant 24 may also be designed in the form of individual teeth that are regularly or irregularly formed on the edge of the storage opening 16.
- the projection 24 formed in this way is deformed by means of electromagnetic pulse technology (EMPT) via the section 20 of the storage lid 12.
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- a coil 26 is guided over the supernatant 24 and passed through this approximately 10 s to 40 s, preferably 25 s, a current of very high current.
- the coil 26 has an underside 28 which is turned, bent or sectionally bent at an angle of approximately 10 ° to 40 °, preferably 25 °.
- the current provided with such a coil 26 induces in the metallic projection 24 for a short time an eddy current which leads to such high electromagnetic forces that the projection 24 deforms in the direction of the section 20 via the reservoir cover 12.
- the resulting deformation of the portion 20 acts as a hook which holds the accumulator cover 12 both pressure-resistant and fluid-tight on the housing 14.
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Abstract
Bei einem Verfahren zum Herstellen einer formschlüssigen Verbindung, insbesondere an einem Hydraulikaggregat einer Fahrzeugbremsanlage, zwischen einem ersten Bauteil (12) und einem zweiten Bauteil (14) werden folgende Schritte ausgeführt: Bereitstellen des ersten Bauteils (12) an dem zweiten Bauteil (14), wobei im Bereich der herzustellenden Verbindung am zweiten Bauteil (14) ein Überstand (24) vorgesehen ist, Erzeugen eines gepulsten elektromagnetischen Feldes und Verformen des Überstands (24) mittels des gepulsten elektromagnetischen Feldes derart, dass der Überstand (24) zum Herstellen der formschlüssigen Verbindung über das benachbarte erste Bauteil (12) verformt wird.
Description
Beschreibung
Titel
Verfahren zum Herstellen einer formschlüssigen Verbindung an einem Hvdrau- likaggregat einer Fahrzeugbremsanlage
Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer formschlüssigen Verbindung zwischen einem ersten Bauteil und einem zweiten Bauteil, insbesondere eines Hydraulikaggregats einer Fahrzeugbremsanlage. Ferner betrifft die Erfindung ein Hydraulikaggregat einer Fahrzeugbremsanlage mit einer formschlüssigen Verbindung zwischen einem ersten Bauteil und einem zweiten Bauteil.
Hydraulikaggregate werden bei Fahrzeugbremsanlagen zum Steuern der Bremsdrücke an zugeordneten Radbremszylindern verwendet. Die Hydraulikaggregate weisen in der Regel ein blockförmiges Gehäuse mit Hydraulikkanälen auf, an dem eine Vielzahl hydraulischer Funktionskomponenten, wie Ventile und Speicher verbaut sind. Die hydraulischen Funktionskomponenten sind an dem Hydraulikblock fluiddicht anzuordnen. Die Anordnungen müssen hohe Dichtheits- und Haltekraftanforderungen erfüllen, was derzeit nur mit Hilfe von kraft- und formschlüssigen Verbindungen in Form von Verstemmungen erreicht werden kann. Bei dem derartigen Verstemmen wird mit einem Verstemmstempel ein Teil des Materials des Gehäuses über einen Teil der jeweiligen Funktionskomponente geformt.
Es ist ferner bekannt Funktionskomponenten am Gehäuse eines Hydraulikaggregats einer Fahrzeugbremsanlage mittels Torsional-Ultraschallschweissen anzubringen. Dabei wird insbesondere ein Speicherdeckel eines Druckspeichers am Gehäuse druckfest angebracht, indem der Speicherdeckel mittels einer Sonotrode torsional im Ultraschallfrequenzbereich bewegt und auf diese Weise stoffschlüssig mit dem Gehäusematerial verbunden wird.
Offenbarung der Erfindung
Erfindungsgemäß ist ein Verfahren zum Herstellen einer formschlüssigen Ver- bindung, insbesondere an einem Hydraulikaggregat einer Fahrzeugbremsanlage, zwischen einem ersten Bauteil und einem zweiten Bauteil mit folgenden Schritten geschaffen: Bereitstellen des ersten Bauteils an dem zweiten Bauteil, wobei im Bereich der herzustellenden Verbindung am zweiten Bauteil ein Überstand vorgesehen ist, Erzeugen eines gepulsten elektromagnetischen Feldes und Verfor- men des Überstands mittels des gepulsten elektromagnetischen Feldes derart, dass der Überstand zum Herstellen der formschlüssigen Verbindung über das benachbarte erste Bauteil verformt wird.
Die Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass beim herkömmlichen Verstemmen zum Herstellen von formschlüssigen Verbindungen mit einem Verstemmstempel an den beteiligten Bauteilen bzw. Komponenten hohe Umformkräfte benötigt werden, durch die es in Abhängigkeit der Materialfestigkeit der Bauteile zu unerwünschten Deformationen benachbarter Bereiche kommen kann. Es ist aber ein wesentliches Ziel der derzeitigen Entwicklung insbesondere von Hydraulikaggre- gaten, deren Bauraum zu verkleinern und Gewicht möglichst einzusparen. Dies führt zu einem Zielkonflikt zwischen benötigter Steifigkeit um die zu
verstemmenden Bauteile herum und einem möglichst geringen Bauraum und Gewicht der Bauteile. Bei stoffschlüssigen Torsional-Ultraschallschweißverbindungen ist die Energieübertragung der beteiligten Bauteile und damit deren Ankopplungsverhalten von entscheidender Bedeutung für die Qualität der erzielten Verbindung. Die dabei erforderliche Formgestaltung der Sonotrode kann vergleichsweise aufwendig sein. Da die Sonotrode darüber hinaus ein Verschleißteil darstellt, können hohe Fertigungskosten entstehen. Darüber hinaus können während der Fertigung aufgrund der Torsionsbewegung Späne entstehen.
Der Kern der vorliegenden Erfindung liegt darin, dass zum Herstellen einer form schlüssigen Verbindung von Bauteilen, insbesondere an einem Hydraulikaggregat einer Fahrzeugbremsanlage, eine elektromagnetische Pulstechnologie (EMPT) verwendet wird. Bei dieser Technologie wird eine Spule über die Verbin
dungssteile geführt. Durch die Spule wird kurzzeitig ein Strom sehr hoher Stromstärke geleitet, der von einem Pulsgenerator bereitgestellt wird. Dadurch wird in metallischen Werkstücken kurzzeitig ein Wirbelstrom induziert, der zu sehr hohen elektromagnetischen Kräften führt. Die Kräfte beschleunigen Teile bzw. Abschnit- te von beteiligten Bauteilen derart stark, dass sich diese Teile bzw. Abschnitte verformen. Die Teile bzw. Abschnitte können derart stark beschleunigt werden, dass sie bereits nach kurzer Distanz eine Geschwindigkeiten von über 200 m/s (Meter pro Sekunde) erreichen. Diese Technik wird bei herkömmlichen Verfahren der elektromagnetischen Pulstechnologie dazu verwendet, um die Teile bzw. Abschnitte nach sehr kurzer Distanz gegen ein benachbartes, stationäres Bauteil prallen zu lassen. Bei diesem Aufprall des beschleunigten Teils bzw. Abschnitts auf ein benachbart angeordnetes, stationäres Bauteil werden gemäß herkömmlicher Technologie im Auf- schlagbereich die dort ansonsten bestehenden Oxidschichten gelöst und durch die sich zwischen den Bauteilen befindende Luft ausgeblasen. Die so erzeugten reinen Oberflächen sind hoch reaktiv und stehen unter extremem Kontaktdruck. Dies bewirkt herkömmlich die dortige Bildung einer heliumdichten metallischen stoffschlüssigen Bindung durch Elektronenaustausch.
Gemäß der erfindungsgemäßen Lösung wird die elektromagnetische Pulstechnologie dazu verwendet, um Teile bzw. Abschnitt von Bauteilen derart zu verformen, dass sie benachbarte Bauteile klemmen und formschlüssig zurückhalten. Dazu wird mittels einer Spule ebenfalls auf eines der beteiligten Bauteile eine sehr hohe elektromagnetische Kraft ausgeübt. Die Kraft ist gemäß der Erfindung derart dosiert, dass sich der Teil bzw. Abschnitt des Bauteils in Richtung zum benachbarten Bauteil verformt und sich über dieses bewegt. Als verformbarer Teil bzw. Abschnitt ist dazu an einem der Bauteile ein Überstand vorgesehen, der mit der EMPT verformt werden kann.
Die derartige Verbindungstechnologie bringt keine Wärme in die Bauteile ein. Daher können insbesondere bei herzustellenden Hydraulikaggregaten auch metallische Werkstoffe mit stark unterschiedlichen Schmelzpunkten verbunden werden. Zudem tritt keine Gefügebeeinflussung durch Wärme auf. So können insbe- sondere formschlüssige Verbindungen zwischen Aluminiumlegierungen und höchstfesten Stählen ohne negative Einflüsse auf deren Werkstofffestigkeit her-
gestellt werden. Derartige formschlüssige Verbindung haben im Vergleich zu stoffschlüssigen ferner den Vorteil, dass sie über die Lebensdauer hinweg durch Mikrobewegungen an der Verbindungsstelle einen Abbau von Spannungen zwischen den Baueilen ermöglichen.
Der erfindungsgemäß verwendete Prozess erfolgt berührungslos, d.h. zwischen der Spule und dem zu verformenden Teil bzw. Abschnitt des Bauteils findet kein Kontakt statt. Der Vorteil liegt darin, dass es insbesondere zu keiner
Späneentwicklung kommen kann.
Besonders bevorzugt wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren beim Bereitstellen des ersten Bauteils an dem zweiten Bauteil das erste Bauteil an dem zweiten Bauteil anliegend bereitgestellt. Die derartige Bereitstellung führt zu einer vordefinierten Lage der beiden Bauteile relativ zueinander und entsprechend ei- ner lagegenauen Ausführung der erfindungsgemäßen Verbindungsstelle.
Das erfindungsgemäß verwendete erste Bauteil ist vorzugsweise ein Speicherdeckel eines Druckspeichers, insbesondere eines Pufferspeichers des Hydraulikaggregats. Der Speicherdeckel kann mit der erfindungsgemäßen Verbindungs- technologie druckfest am zugehörigen Gehäuse angebracht werden. Der Speicherdeckel ist vorzugsweise rund, insbesondere kreisrund gestaltet und wird an seinem gesamten Umfang gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren an dem zugehörigen Gehäuse ortsfest und formschlüssig angebracht. An der derartigen ringförmigen Verbindungsstelle ist besonders bevorzugt in dem Gehäuse ein Ab- satz an einer Speicheröffnung ausgebildet, in den der Speicherdeckel vor dem eigentlichen Verbinden zunächst eingelegt wird. Mit dem Absatz ist ferner bevorzugt zugleich der erfindungsgemäß vorgesehene Überstand des Gehäuses als zweites Bauteil über den Speicherdeckel als erstes Bauteil gestaltet. Vorzugsweise wird, wie bereits erwähnt, ferner das erfindungsgemäße Verfahren dazu verwendet, das Gehäuse eines Hydraulikaggregats mit einem weiteren Bauteil bzw. einer Funktionskomponente formschlüssig zu verbinden. Das Gehäuse wird während der Ausbildung der derartigen Verbindung vorzugsweise stationär angeordnet. Das Gehäuse bildet dann das Auflager zum Anbringen der jeweiligen Funktionskomponente und kann insbesondere sehr vorteilhaft mittels eines Werkstückträgers in die erfindungsgemäß eingesetzte elektromagnetische
Pulsanlage eingefahren und auch wieder samt dem daran angebrachten zweiten Bauteil ausgefahren werden.
Besonders bevorzugt ist das Gehäuse aus Aluminium hergestellt, da dieses Material sich hervorragend spanend verarbeiten lässt und ferner als elektrisch leitfähiges Material auch mit der erfindungsgemäßen Verbindungstechnologie sehr gut verarbeitet werden kann.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Lösung anhand der beigefügten schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 einen teilweisen Schnitt eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Hydraulikaggregats vor dem Ausführen des erfindungsgemäßen Verfahrens und
Fig. 2 den Schnitt gemäß Fig. 1 nach dem Ausführen des erfindungsgemäßen Verfahrens.
In den Fig. ist teilweise ein Hydraulikaggregat 10 einer weiter nicht veranschaulichten Fahrzeugbremsanlage dargestellt, das als erstes Bauteil aus einem Speicherdeckel 12 aus Stahl oder Aluminium und als zweites Bauteil aus einem Gehäuse 14 in Form eines Hydraulikblocks aus Aluminium gestaltet ist. Der Speicherdeckel 12 dient zum fluiddichten und druckfesten Verschließen einer im Gehäuse 14 ausgebildeten kreiszylindrischen Speicheröffnung 16.
An der Speicheröffnung 16 ist dabei an dem nach außen gewandten Rand ein ringförmiger Absatz 18 ausgeformt. In diesem Absatz 18 ist der kreisrunde und im Querschnitt leicht hutförmige Speicherdeckel 12 mit seinem radial äußeren Abschnitt 20 auf einer Auflagefläche 22 eingelegt.
Die Auflagefläche 22 ist dabei im Wesentlichen eben und der Abschnitt 20 liegt an ihr im Wesentlichen vollflächig auf.
Radial außen ist neben dem am Gehäuse 14 eingeformten Absatz 18 ein nach oben abstehender, im dargestellten Querschnitt dreieckiger Überstand 24 ausgebildet, der sich vorliegend ebenfalls ringförmig um die gesamte Speicheröffnung 16 erstreckt. Bei einem alternativen Ausführungsbeispiel kann sich der
Überstand 24 auch nur über Teile des Umfangs der Speicheröffnung 16 erstrecken. Insbesondere kann der Überstand 24 auch in Form von einzelnen regelmäßig oder unregelmäßig am Rand der Speicheröffnung 16 angeformten Zähnen gestaltet sein.
Der derart ausgebildete Überstand 24 wird mittels elektromagnetischer Pulstechnologie (EMPT) über den Abschnitt 20 des Speicherdeckels 12 verformt. Dadurch wird eine formschlüssige, den Speicherdeckel 12 am Gehäuse 14 druckfest zurückhaltende Verbindung geschaffen.
Dazu wird eine Spule 26 über den Überstand 24 geführt und durch diese ca. 10 s bis 40 s, vorzugsweise 25 s, ein Strom sehr hoher Stromstärke geleitet. Die Spule 26 weist dabei eine zum Überstand 24 gewandte, geknickte bzw. abschnittsweise in einem Winkel von ca. 10° bis 40°, vorzugsweise 25° abgewinkelte Unterseite 28 auf. Der mit der derartigen Spule 26 bereitgestellte Strom induziert in dem metallischen Überstand 24 kurzzeitig einen Wirbelstrom, der zu derart hohen elektromagnetischen Kräften führt, dass sich der Überstand 24 in Richtung zum Abschnitt 20 über den Speicherdeckel 12 verformt. Die dadurch erzielte Verformung des Abschnitts 20 wirkt als ein Haken, der den Speicherdeckel 12 sowohl druckfest als auch fluiddicht am Gehäuse 14 zurückhält.
Claims
Ansprüche
Verfahren zum Herstellen einer formschlüssigen Verbindung, insbesondere an einem Hydraulikaggregat einer Fahrzeugbremsanlage, zwischen einem ersten Bauteil (12) und einem zweiten Bauteil (14) mit den Schritten:
Bereitstellen des ersten Bauteils (12) an dem zweiten Bauteil (14), wobei im Bereich der herzustellenden Verbindung am zweiten Bauteil (14) ein Überstand (24) vorgesehen ist,
Erzeugen eines gepulsten elektromagnetischen Feldes und Verformen des Überstands (24) mittels des gepulsten elektromagnetischen Feldes derart, dass der Überstand (24) zum Herstellen der formschlüssigen Verbindung über das benachbarte erste Bauteil (14) verformt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 ,
bei dem beim Bereitstellen des ersten Bauteils (12) an dem zweiten Bauteil (14) das erste Bauteil (12) an dem zweiten Bauteil (14) anliegend bereitgestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
bei dem als erstes Bauteil ein Speicherdeckel (12) eines Hydraulikaggregats (10) einer Fahrzeugbremsanlage bereitgestellt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
bei dem als zweites Bauteil ein Gehäuse (14) eines Hydraulikaggregats (10) einer Fahrzeugbremsanlage bereitgestellt wird.
Hydraulikaggregat (10) einer Fahrzeugbremsanlage mit einer formschlüssigen Verbindung zwischen einem ersten Bauteil (12) und einem zweiten Bauteil (14), bei dem die Verbindung mittels elektromagnetischer Pulstechnologie hergestellt ist.
Hydraulikaggregat einer Fahrzeugbremsanlage nach Anspruch 5, bei dem das erste Bauteil ein Speicherdeckel (12) ist.
Hydraulikaggregat einer Fahrzeugbremsanlage nach Anspruch 5 oder 6, bei dem das zweite Bauteil ein Gehäuse (14) des Hydraulikaggregats (10) ist.
8. Hydraulikaggregat einer Fahrzeugbremsanlage nach Anspruch 7,
bei dem das Gehäuse (14) aus Aluminium hergestellt ist.
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