DE102011089987A1

DE102011089987A1 - Speichereinrichtung einer Fahrzeugbremsanlage

Info

Publication number: DE102011089987A1
Application number: DE102011089987A
Authority: DE
Inventors: Gerold Kohlberger; Andreas Weh; Makoto Sasaki
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2011-12-27
Filing date: 2011-12-27
Publication date: 2013-06-27

Abstract

Bei einer Speichereinrichtung (10) einer Fahrzeugbremsanlage mit einem Speicherkolben (18) und einem daran angeordneten Dichtring (36) ist der Dichtring (36) an einem als Rohling (38) hergestellten Speicherkolben (18) mittels einer Umformung ortsfest gehalten.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine Speichereinrichtung einer Fahrzeugbremsanlage mit einem Speicherkolben und einem daran angeordneten Dichtring. Ferner betrifft die Erfindung eine Verwendung einer derartigen Speichereinrichtung an einem Hydraulikaggregat einer Fahrzeugbremsanlage.
Speichereinrichtungen werden bei Fahrzeugbremsanlagen in deren Hydraulikaggregat verwendet, um rückgeführtes Bremsfluid aus Radbremszylindern zwischenzuspeichern. Es sind Speichereinrichtungen in Form von Niederdruckspeicherkolben bekannt, deren Kolben aus Metall zerspanend oder mittels Tiefziehen hergestellt worden ist. Hydraulikseitig wird an diesem Kolben bei der Herstellung eine Schulter ausgeformt, über die ein O-Ring eingesetzt wird. Der derart über eine Schulter eingesetzte O-Ring ist beim Verfahren des Kolbens in beide Bewegungsrichtungen verliersicher gehalten.
Offenbarung der Erfindung
Erfindungsgemäß ist eine Speichereinrichtung einer Fahrzeugbremsanlage mit einem Speicherkolben und einem daran angeordneten Dichtring geschaffen, bei der der Dichtring an einem als Rohling hergestellten Speicherkolben mittels einer Umformung ortsfest gehalten ist.
Mit der erfindungsgemäßen Lösung kann die Menge an für die Herstellung des Kolbens erforderlichem Material reduziert werden. Ferner ist beim Montieren des zugehörigen Dichtrings die Gefahr eines Verdrehens eines als O-Ring gestalteten Dichtrings vermieden. Dieser Fehler ergab sich teilweise bei bestehenden Herstellungsverfahren, bei denen der Dichtring über eine Schulter zu montieren war. Darüber hinaus kann das Werkzeug zum Montieren des Dichtrings am erfindungsgemäßen Speicherkolben und auch die Werkzeugform für die Herstellung des Speicherkolbens selbst vereinfacht werden.
Die erfindungsgemäße Umformung sieht ein plastisches Umformen des Materials des zuvor hergestellten Kolbens vor. Die Umformung erfolgt insbesondere unter Wärmeeintrag als Warmumformung. Mit diesem Umformverfahren kann eine über die Lebensdauer der Speichereinrichtung hinweg dauerhaft stabile Anordnung des zugehörigen Dichtrings gewährleistet werden.
Bei der erfindungsgemäßen Speichereinrichtung ist besonders bevorzugt der Rohling als Spritzteil hergestellt. Dieses Spritzteil kann mit einer vergleichsweise einfachen Formgebung in einer Spritzgussform hergestellt werden, die insbesondere keine Hinterschnitte aufweisen muss. Das Spritzteil kann daher auch besonders einfach aus der Spritzgussform herausgelöst werden.
Der Rohling ist ferner vorzugsweise mit einer axial gerichteten Umformungsgeometrie zum Ausbilden der späteren Umformung versehen. Die zunächst radial gerichtete Umformungsgeometrie kann mit einer in axialer Richtung des Speicherkolbens schließenden und öffnenden Spritzgussform in kostengünstiger Weise hergestellt werden.
Der Rohling ist vorzugsweise rund gestaltet und die Umformungsgeometrie erstreckt sich über den gesamten Umfang des Rohlings. Mit dieser vollständig umlaufenden Umformungsgeometrie ist der Dichtring über seinen gesamten Umfang hinweg am Speicherkolben gleichmäßig zurückgehalten. Alternativ erstreckt sich die Umformungsgeometrie nur segmentweise über den Umfang des Rohlings.
Die Umformungsgeometrie ist ferner vorzugsweise an einem Boden des Rohlings ausgebildet. Die sich dort befindende Umformungsgeometrie kann nach einem Montieren des Dichtrings am Speicherkolben mit dem gleichen Werkzeug hergestellt worden, mit dem zuvor der Dichtring montiert wurde. Es können also beide Arbeitschritte, die Dichtringmontage und die Umformung mit einem Arbeitsgang ausgeführt werden. Dieser Arbeitsgang ist darüber hinaus gut zu automatisieren, weil er undirektional gestaltet werden kann.
Vorzugsweise ist ferner bei der erfindungsgemäßen Speichereinrichtung der Rohling mit einer Führungsfläche zum Aufschieben des Dichtrings vor dem Herstellen der Warmumformung gestaltet. Die derartige Führungsfläche unterstützt die Führung des Dichtrings während der Montage und stellt insbesondere sicher, dass der Dichtring am Speicherkolben in der ordnungsgemäßen Positionierung angeordnet wird.
Die Führungsfläche ist bevorzugt als rein axial gerichtete Fläche gestaltet. Auf die derartige Fläche kann der Dichtring sehr vorteilhaft automatisieret montiert werden.
Der Rohling ist darüber hinaus vorzugsweise rund gestaltet und die Führungsfläche erstreckt sich über den gesamten Umfang des Rohlings. Mit der derartigen Führungsfläche ist der Dichtring vollumfänglich geführt, so dass die Gefahr einer Fehlpositionierung des Dichtrings während der Montage minimiert ist.
Der Dichtring ist besonders bevorzugt als so genannter O-Ring mit einer kreisrunden Querschnittfläche gestaltet. Derartige Dichtringe werden in großer Variantenvielfalt als Massenware hergestellt und können entsprechend sehr preisgünstig angeboten werden. Mit der erfindungsgemäßen Lösung ist es möglich selbst derartig einfache Dichtringe mit einer sehr hohen Positioniergenauigkeit zu platzieren und dabei auch die erforderliche Verliersicherheit zu gewährleisten.
Die Erfindung ist schließlich auch auf eine Verwendung einer derartigen erfindungsgemäßen Speichereinrichtung an einem Hydraulikaggregat einer Fahrzeugbremsanlage gerichtet. Die erfindungsgemäße Lösung eignet sich besonders für eine automatisierte Fertigung, wie sie aufgrund der hohen Stückzahlen für den Bereich der Fahrzeugtechnologie unerlässlich ist.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Lösung anhand der beigefügten schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
1 einen Teil eines Längsschnitts einer Speichereinrichtung gemäß dem Stand der Technik,
2 einen Längsschnitt gemäß 1 einer Speichereinrichtung mit einem Speicherkolben gemäß der Erfindung,
3 einen Längsschnitt einer Spritzgussform zum Herstellen eines Rohlings eines Speicherkolbens gemäß 2,
4 einen Längsschnitt des Rohlings gemäß 3 beim Anordnen des zugehörigen Dichtrings und
5 einen Längsschnitt des Rohlings gemäß 3 beim Umformen der zugehörigen Umformungsgeometrie zur Herstellung des fertigen Speicherkolbens.
In 1 ist eine Speichereinrichtung 10 veranschaulicht, wie sie bei herkömmlichen Hydraulikaggregaten von Fahrzeugbremsanlagen, insbesondere für Personenkraftwagen, verbaut ist.
Die Speichereinrichtung 10 dient zum Zwischenspeichern von Bremsfluid innerhalb des Hydraulikaggregats und dazu ist längs einer Achse 12 mit einer Speicherbohrung 14 gestaltet. In diese Speicherbohrung 12 kann zwischenzuspeicherndes Bremsfluid durch eine Leitung 16 ein- und auch wieder austreten. Dabei befindet sich in der Speicherbohrung 14 ein dort verschiebbar gelagerter Speicherkolben 18, der mit einer schraubenförmigen Rückstellfeder 20 an einem kreisrunden, leicht hutförmigen Speicherdeckel 22 abgestützt ist. Der Speicherdeckel 22 ist an dem die Speicherbohrung 14 umgebenden Material 24 eines weiter nicht dargestellten Gehäuses des Hydraulikaggregats mittels einer Verstemmverformung 26 ortsfest und formschlüssig gehalten. Damit diese Verstemmverformung 26 hergestellt und die dafür erforderliche Stabilität des Gehäuses gewährleistet ist, muss dass Material 24 eine Mindestdicke D aufweisen.
Der Speicherkolben 18 gemäß 1 ist kreiszylindrisch gestaltet und weist an seiner Mantelfläche 28 eine umlaufende Nut 30. Diese Nut 30 ist bei der zerspanenden Ausformung des aus Metall hergestellten Speicherkolbens 18 mit ausgeformt worden. Zugleich ist mit einem Boden 32 des Speicherkolbens 18, der radial bis nahe an die Wand der Speicherbohrung 14 reicht, eine Schulter 34 gebildet worden.
In die Nut 30 ist bei der Montage der Speichereinrichtung 10 über die Schulter 34 hinweg ein Dichtring 36 eingelegt worden. Dabei bestand die Gefahr, dass beim Montieren sich der Dichtring 36 an der Schulter 34 verdreht und nicht vollständig lagerichtig in der Nut positioniert wird.
In den 2 bis 5 ist eine Speichereinrichtung 10 gemäß der Erfindung und deren Herstellung näher veranschaulicht. Die 2 zeigt die Speichereinrichtung 10 mit deren Speicherbohrung 14 längs der Achse 12. In die Speicherbohrung 14 mündet ebenfalls eine Leitung 16. Ferner befindet sich in der Speicherbohrung 14 ein dort verschiebbar angeordneter Speicherkolben 18. Der Speicherkolben 18 ist in Entsprechung zur 1 mittels einer Rückstellfeder 20 an einem Speicherdeckel 22 abgestützt und dabei von der Rückstellfeder 20 in die Speicherbohrung 14 hineingedrängt.
Der Speicherdeckel 22 gemäß 2 ist im Vergleich zu jenem der 1 stärker hutförmig ausgeformt. Ferner ist der Speicherdeckel 22 gemäß 2 an dem Gehäuse mittels einer Torsionalschweißung bzw. Torsional-Ultraschallschweißverbindung ortsfest angebracht. Während beim herkömmlichen Verfahren zum Verstemmen eines Speicherdeckels 22 eines Hydraulikaggregats (vergleiche 1) hohe Umformkräfte benötigt werden, wird beim Torsional-Ultraschallschweißen eine stoffschlüssige Verbindung mit nur geringem Krafteintrag auf das Material 24 des Gehäuses mittels einer Sonotrode hergestellt. Für diese Verbindung kann das Material 24 des Gehäuses daher dünnwandiger gestaltet sein und muss nur eine Mindestdicke d aufweisen (siehe 2).
Alternativ kann zum Anbringen des Speicherdeckels 22 eine elektromagnetische Pulstechnologie (EMPT) verwendet werden, bei der eine Spule berührungslos über die Verbindungsstelle geführt wird. 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. Abschnitte von beteiligten Bauteilen derart stark, dass sich diese Teile bzw. Abschnitte verformen. Dabei prallen die Teile bzw. Abschnitte nach sehr kurzer Distanz gegen ein benachbartes, stationäres Bauteil. Bei diesem Aufprall werden im Aufschlagbereich 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 die dortige Bildung einer heliumdichten metallischen stoffschlüssigen Bindung durch Elektronenaustausch.
Der Speicherkolben 18 gemäß den 2 bis 5 ist im Gegensatz zu jenem gemäß 1 nicht zerspanend hergestellt und umfasst auch keine Nut 30. Stattdessen ist der Speicherkolben 18 gemäß diesen Fig. zunächst als ein Rohling 38 (siehe 3) in einer Spritzgussform 40 als Spritzteil aus Kunststoff hergestellt worden. Die Spritzgussform 40 umfasst ein Unterteil 42 und ein darauf aufgesetztes Oberteil 44, zwischen denen sich der für die Bildung des Rohlings 38 erforderliche Hohlraum befindet. Dieser Hohlraum ist dabei derart geformt, dass die beiden Formteile 42 und 44 bei der Herstellung des Rohlings 38 allein axial zusammen und auseinander gefahren werden brauchen.
Der Rohling 38 weist an seiner Mantelfläche 28 einen Rücksprung bzw. Absatz 46 auf, mit dem eine axiale Führungsfläche 48 gebildet ist. Ferner ist am Boden 32 des derartigen Rohlings 38 für einen Speicherkolben 18 eine im Querschnitt im Wesentlichen rechteckige Umformungsgeometrie 50 ausgebildet, die sich über den gesamten Umfang des Bodens 32 an dessen radial äußerem Rand erstreckt.
Die Führungsfläche 48 ist so gestaltet und ausgerichtet, dass auf sie in sehr einfacher Weise ein Dichtring 36, insbesondere ein Dichtring in Form eines O-Rings, mittels eines Stempels 52 axial aufgeschoben werden kann (siehe 4). Der Stempel 52 kann dabei vorteilhaft zugleich als Umformwerkzeug dienen, mittels dem die Umformungsgeometrie 50 insbesondere in einem unmittelbar auf die Dichtringmontage folgenden Warmumformverfahren umgeformt wird. Bei der Warmumformung wird die Umformungsgeometrie 50 von ihrer axialen Erstreckung ausgehend in die radiale Richtung umgeformt und es wird auf diese Weise am bezogen auf 5 radial äußeren und axial oberen Rand des Bodens 32 ein radial gerichteter Überstand 54 erzeugt. Mit diesem Überstand 54 ist der Dichtring 36 am Speicherkolben 14 gemäß den 2 bis 5 zurückgehalten, wenn dieser gegen die Rückstellfeder 20 zum Speicherdeckel 22 hin bewegt wird.
Auf diese Weise ist mit der Ausformung des Überstands 54 auf kostengünstige Weise eine Verliersicherheit des Dichtrings 36 an dem Speicherkolben 18 gemäß den 2 bis 5 realisiert.

Claims

Speichereinrichtung (10) einer Fahrzeugbremsanlage mit einem Speicherkolben (18) und einem daran angeordneten Dichtring (36), bei der der Dichtring (36) an einem als Rohling (38) hergestellten Speicherkolben (18) mittels einer Umformung ortsfest gehalten ist.
Speichereinrichtung nach Anspruch 1, bei der der Rohling (38) als Spritzteil hergestellt ist.
Speichereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der der Rohling (38) mit einer axial gerichtete Umformungsgeometrie (50) zum Ausbilden der Umformung versehen ist.
Speichereinrichtung nach Anspruch 3, bei der der Rohling (38) rund gestaltet und die Umformungsgeometrie (50) sich über den gesamten Umfang des Rohlings (38) erstreckend gestaltet ist.
Speichereinrichtung nach Anspruch 3 oder 4, bei der die Umformungsgeometrie (50) an einem Boden (32) des Rohlings (38) ausgebildet ist.
Speichereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei der der Rohling (38) mit einer Führungsfläche (48) zum Aufschieben des Dichtrings (36) vor dem Herstellen der Warmumformung gestaltet ist.
Speichereinrichtung nach Anspruch 6, bei der die Führungsfläche (48) als axial gerichtete Fläche gestaltet ist.
Speichereinrichtung nach Anspruch 6 oder 7, bei der der Rohling (38) rund gestaltet und die Führungsfläche (48) sich über den gesamten Umfang des Rohlings (38) erstreckend gestaltet ist.
Speichereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei der der Dichtring (36) mit einer kreisrunden Querschnittfläche gestaltet ist.
Verwendung einer Speichereinrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 an einem Hydraulikaggregat einer Fahrzeugbremsanlage.