DE102018218808A1

DE102018218808A1 - Kolbeneinrichtung mit einer Kolbenstange und mit einem Kolbenkopf sowie Fahrzeugeinrichtung mit einer solchen Kolbeneinrichtung

Info

Publication number: DE102018218808A1
Application number: DE102018218808.4A
Authority: DE
Inventors: Markus Mallmann; Marcus Janson
Original assignee: Lucas Automotive GmbH
Current assignee: ZF Active Safety GmbH
Priority date: 2018-11-05
Filing date: 2018-11-05
Publication date: 2020-05-07

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kolbeneinrichtung (1) mit einer Kolbenstange (3) und mit einem Kolbenkopf (2), wobei der Kolbenkopf (2) mit einem Ende der Kolbenstange (3) verbunden ist. Um die Montage des Kolbenkopfes (2) an die Kolbenstange (3) zu vereinfachen, ist die Kolbeneinrichtung (1) dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung zwischen Kolbenkopf (2) und Kolbenstange (3) als eine Schnapp- und/oder Rastverbindung ausgebildet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kolbeneinrichtung mit einer Kolbenstange und mit einem Kolbenkopf, wobei der Kolbenkopf mit einem Ende der Kolbenstange verbunden ist. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Fahrzeugeinrichtung mit einer solchen Kolbeneinrichtung.
Eine derartige Kolbeneinrichtung ist aus der DE 31 48 377 A1 bekannt. Hierbei ist ein Kolbenkopf mittels einer Gewindeverbindung und zwei Muttern mit der Kolbenstange verbunden. Nachteilig ist die aufwendige Montage zum Herstellen der Verbindung zwischen Kolbenkopf und Kolbenstange.
Es ist die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe, die Montage des Kolbenkopfes an die Kolbenstange zu vereinfachen. Insbesondere soll eine alternative Ausführungsform bereitgestellt werden.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird mit einer Kolbeneinrichtung nach Anspruch 1 und/oder mit einer Fahrzeugeinrichtung nach Anspruch 15 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung befinden sich in den Unteransprüchen und in der nachfolgenden Beschreibung.
Die Kolbeneinrichtung weist eine Kolbenstange und einen Kolbenkopf auf. Hierbei ist der Kolbenkopf mit einem Ende der Kolbenstange verbunden. Insbesondere ist das Ende der Kolbenstange ein Ende in Längsrichtung der Kolbenstange. Vorzugsweise sind die Kolbenstange und der Kolbenkopf als jeweils eigenständige Bauteile ausgebildet. Mittels der Verbindung zwischen Kolbenkopf und Kolbenstange können diese fest und/oder unlösbar miteinander verbunden sein. Die Verbindung zwischen Kolbenkopf und Kolbenstange ist als eine Schnapp- und/oder Rastverbindung ausgebildet.
Hierbei ist von Vorteil, dass die Montage des Kolbenkopfes an der Kolbenstange bzw. die Herstellung der Verbindung des Kolbenkopfes mit der Kolbenstange vereinfacht ist. Eine Schnapp- und/oder Rastverbindung kann schnell, einfach und/oder werkzeuglos hergestellt werden. Vorzugsweise ist mittels der Schnapp- und/oder Rastverbindung eine formschlüssige und/oder kraftschlüssige Verbindung zwischen Kolbenkopf und Kolbenstange realisiert. Insbesondere ist die Verbindung des Kolbenkopfes mit der Kolbenstange nicht zerstörungsfrei lösbar. Vorzugsweise ist die Verbindung zwischen Kolbenkopf und Kolbenstange in axialer Richtung und/oder in Längsrichtung der Kolbeneinrichtung fest und/oder unbeweglich. Eine Verdrehung oder Rotation des Kolbenkopfes um eine Längsmittelachse der Kolbeneinrichtung, der Kolbenstange und/oder des Kolbenkopfes kann dagegen ermöglicht sein.
Vorzugsweise weist die Kolbeneinrichtung, der Kolbenkopf und/oder die Kolbenstange eine Axialachse und/oder Längsmittelachse auf. Die Längsmittelachse kann sich in axialer Richtung der Kolbeneinrichtung, des Kolbenkopfes und/oder der Kolbenstange erstrecken. Die Kolbeneinrichtung, der Kolbenkopf und/oder die Kolbenstange können rotationssymmetrisch zu der Längsmittelachse ausgebildet sein. Insbesondere können die Längsmittelachsen der Kolbeneinrichtung, des Kolbenkopfes und/oder der Kolbenstange zusammenfallen.
Im Rahmen der vorliegenden Anmeldung kann der Ausdruck „radial“ eine oder jedwede Richtung kennzeichnen, die senkrecht zur axialen Richtung der Kolbeneinrichtung, des Kolbenkopfes, der Kolbenstange, der Axialachse und/oder der Längsmittelachse verläuft. Der Ausdruck „axial“ kann eine oder jedwede Richtung kennzeichnen, die parallel zur axialen Richtung der Kolbeneinrichtung, des Kolbenkopfes, der Kolbenstange, der Axialachse und/oder der Längsmittelachse verläuft.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Kolbeneinrichtung ein Einrastelement zum Realisieren der Schnapp- und/oder Rastverbindung auf. Vorzugsweise ist das Einrastelement aus einem Kunststoff oder faserverstärkten Kunststoffmaterial gebildet. Insbesondere ist das Einrastelement zwischen dem Kolbenkopf und der Kolbenstange angeordnet. Somit kann das Einrastelement die Verbindung zwischen dem Kolbenkopf und der Kolbenstange realisieren. Vorzugsweise ist das Einrastelement als ein eigenständiges Bauteil ausgebildet. Somit können die Kolbenstange, der Kolbenkopf und das Einrastelement unabhängig voneinander vorgefertigt sein bzw. werden. Das Einrastelement kann bezüglich der Befestigung an dem Kolbenkopf eine erste Schnapp- und/oder Rastverbindung realisieren. Des Weiteren kann das Einrastelement bezüglich der Verbindung mit der Kolbenstange eine zweite Schnapp- und/oder Rastverbindung realisieren. Alternativ können die erste Schnapp- und/oder Rastverbindung und die zweite Schnapp- und/oder Rastverbindung als eine einzige Schnapp- und/oder Rastverbindung zum Herstellen der Verbindung des Kolbenkopfes mit der Kolbenstange bezeichnet oder aufgefasst werden. Insbesondere hat das Einrastelement eine Längsmittelachse. Die Längsmittelachse des Einrastelementes kann mit der Längsmittelachse der Kolbeneinrichtung, des Kolbenkopfes und/oder der Kolbenstange zusammenfallen.
Gemäß einer Weiterbildung weist das Einrastelement eine geschlitzte, ringartige Grundstruktur auf. Somit kann die Grundstruktur entsprechend oder ähnlich einem offenen Ring realisiert sein. Hierbei kann die Grundstruktur alternativ als Grundkontur aufgefasst bzw. bezeichnet werden. Insbesondere hat das Einrastelement einen Spalt in seinem Außenumfang. Hierbei kann sich der Spalt durchgehend in Längsrichtung bzw. in Richtung oder parallel zur Längsmittelachse des Einrastelementes und/oder der Kolbeneinrichtung erstrecken. Somit kann das Einrastelement in Umfangsrichtung aufgrund des Spaltes eine, insbesondere in Längsrichtung durchgehende, Lücke aufweisen bzw. vollständig unterbrochen sein. Insbesondere ermöglicht der Spalt ein elastisches Aufbiegen des Einrastelementes, vorzugsweise in Umfangsrichtung. Hierdurch kann das Einrastelement besonders einfach und/oder werkzeuglos mit dem Kolbenkopf verbunden und/oder an diesen angeordnet werden. Insbesondere ermöglicht der Spalt das Herstellen einer ersten Schnapp- und/oder Rastverbindung des Einrastelementes mit dem Kolbenkopf.
Das Einrastelement kann eine ringartige Basis aufweisen. Insbesondere ist die ringartige Basis aufgrund des Spaltes im Außenumfang des Einrastelementes geschlitzt ausgebildet. Insoweit kann die ringartige Basis nicht als ein geschlossener Ring, sondern als ein offener Ring ausgebildet sein. Des Weiteren kann das Einrastelement einen Halteabschnitt aufweisen. Insbesondere ist der Halteabschnitt zum Realisieren einer Schnapp- und/oder Rastfunktion oder einer zweiten Schnapp- und/oder Rastverbindung ausgebildet. Somit kann mittels des Halteabschnittes die Schnapp- und/oder Rastverbindung des Kolbenkopfes und/oder des Einrastelementes mit der Kolbenstange realisiert sein. Der Halteabschnitt kann sich ausgehend von der ringartigen Basis mindestens teilweise konusartig und/oder trichterförmig erweitern oder sich entsprechend von dieser, vorzugsweise im Wesentlichen in Längsrichtung des Einrastelementes, weg erstrecken. Insbesondere weist der Halteabschnitt einzelne Bereiche oder Federzungen auf, die zusammen betrachtet im Wesentlichen die konusartige Ausbildung des Halteabschnittes realisieren.
Nach einer weiteren Ausführungsform weist das Einrastelement und/oder der Halteabschnitt des Einrastelementes mehrere, insbesondere drei, elastisch radial nach innen biegbare Federzungen auf. Die mehreren Federzungen können, insbesondere gleichmäßig verteilt, in Umfangsrichtung und/oder im Bereich des Außenumfangs des Einrastelementes angeordnet sein. Die Federzungen können jeweils plattenartig und/oder mit einem ringabschnittsförmigen Querschnitt ausgebildet sein. Vorzugsweise gehen die Federzungen in die ringartige Basis des Einrastelementes über. Ausgehend von der ringartigen Basis können die Federzungen radial nach außen geneigt ausgerichtet sein. Insbesondere ist das Einrastelement mit dem Halteabschnitt und der ringartigen Basis einstückig ausgebildet.
Gemäß einer Weiterbildung kann das Einrastelement und/oder der Halteabschnitt des Einrastelementes mehrere, insbesondere zwei einander gegenüberliegend oder spiegelsymmetrisch zueinander angeordnete, Haltearme aufweisen. Die Haltearme können sich parallel oder im Wesentlichen parallel zu einer Längsmittelachse der Kolbeneinrichtung, des Kolbenkopfes und/oder des Einrastelementes erstrecken. Alternativ können die Haltearme, insbesondere in einem nicht am Kolbenzapfen montierten Zustand, radial zur Längsmittelachse schräg nach innen ausgerichtet, geneigt und/oder gebogen sein. In diesem Fall werden die Haltearme bei der Montage des Einrastelementes am Kolbenzapfen radial nach außen gebogen, wodurch eine Federkraft erzeugt wird. Die Federkräfte sämtlicher Hebelarme können in ihrer Kombination den Halt des Einrastelementes am Kolbenzapfen verbessern. Vorzugsweise fällt die Längsmittelachse des Einrastelementes mit der Längsmittelachse der Kolbeneinrichtung, des Kolbenkopfes und/oder der Kolbenstange zusammen. Jeweils ein einzelner Haltearm kann zwischen zwei benachbarten Federzungen des Einrastelementes oder des Halteabschnittes angeordnet sein. Die Haltearme können einseitig in Richtung ihrer Längserstreckung vollständig an einem Kolbenzapfen des Kolbenkopfes anliegen. Vorzugsweise gehen die Haltearme in die ringartige Basis des Einrastelementes über.
Vorzugsweise hat der Kolbenkopf einen Kolbenzapfen zum Anordnen des Einrastelementes an den Kolbenkopf. Insbesondere weist der Kolbenkopf ein Kreisscheibenteil auf, von dem sich der Kolbenzapfen quer oder rechtwinklig weg erstreckt. Insbesondere ist der Kolbenkopf mit dem Kreisscheibenteil und dem Kolbenzapfen rotationssymmetrisch zu einer Längsmittelachse ausgebildet. Mit anderen Worten kann der Kolbenkopf mit dem Kolbenzapfen achssymmetrisch zu der Längsmittelachse des Kolbenkopfes und des Kolbenzapfens realisiert sein.
Nach einer weiteren Ausführungsform weist der Kolbenzapfen eine Ringnut zum Aufnehmen und/oder Halten des Einrastelementes auf. Somit kann die Ringnut den Kolbenzapfen bzw. die Längsmittelachse des Kolbenzapfens umlaufend ausgebildet sein. Insbesondere ist die Ringnut von einem von dem Kreisscheibenteil abgewandten ersten Kolbenzapfenende und einem dem Kreisscheibenteil zugewandten zweiten Kolbenzapfenende begrenzt. Hierbei kann das erste Kolbenzapfenende pilzkopfartig ausgebildet sein. Insbesondere weisen die beiden Kolbenzapfenenden jeweils eine Anlagefläche auf, wobei die beiden Anlageflächen einander zugewandt sind und das Einrastelement in axialer Richtung ortsfest zwischen den beiden Anlageflächen, vorzugsweise formschlüssig, gehalten ist.
Insbesondere ist das Einrastelement in der Ringnut in Längsrichtung des Kolbenzapfens spielfrei gehalten. Hierbei kann die ringartige Basis des Einrastelementes sowohl an einer Umfangsfläche der Ringnut als auch an dem ersten Kolbenzapfenende, vorzugsweise der Anlagefläche des ersten Kolbenzapfenendes, anliegen. Des Weiteren können die Haltearme des Einrastelementes sowohl an der Umfangsfläche der Ringnut als auch an dem zweiten Kolbenzapfenende, insbesondere der Anlagefläche des zweiten Kolbenzapfenendes, anliegen. Hierdurch ist mindestens eine Relativbewegung des Einrastelementes in Bezug zu dem Kolbenkopf bzw. dem Kolbenzapfen in axialer Richtung verhindert und/oder blockiert. Zum Aufsetzen oder Umlegen des Einrastelementes in die Ringnut kann das Einrastelement aufgrund der mittels des Spaltes geschlitzten Ausführung in Umfangsrichtung aufgebogen werden.
Nach einer weiteren Ausführungsform ist in einer Stirnseite eines Endes der Kolbenstange eine Schnapp- und/oder Rastaufnahme zum Befestigen des Kolbenkopfes ausgebildet. Insbesondere ist die Schnapp- und/oder Rastaufnahme zum Einschnappen und/oder Einrasten des Einrastelementes ausgebildet. Die Schnapp- und/oder Rastaufnahme kann sacklochartig realisiert sein.
Insbesondere weist die Schnapp- und/oder Rastaufnahme eine Öffnung mit einem umlaufenden, radial nach innen gerichteten und/oder vorstehenden Öffnungswulst auf. Aufgrund des Öffnungswulstes kann ein Hinterschnitt ausgebildet sein. Der Hinterschnitt kann als eine schräge und/oder konkav gebogene Fläche realisiert sein. Hierbei kann die schräge und/oder konkav gebogene Fläche derart ausgerichtet bzw. ausgebildet sein, dass ein Querschnitt des Öffnungswulstes radial nach außen gehend zunimmt. Insbesondere definiert der Öffnungswulst den Innendurchmesser der Öffnung. Des Weiteren kann die Schnapp- und/oder Rastaufnahme einen konusartigen Aufnahmeabschnitt aufweisen. Der Aufnahmeabschnitt und/oder ein Innendurchmesser des Aufnahmeabschnittes kann sich ausgehend vom Öffnungswulst in Richtung eines Aufnahmebodens verengen. Somit kann die Schnapp- und/oder Rastaufnahme einen Aufnahmeboden aufweisen, der als ein Anschlag für den Kolbenzapfen oder das erste Kolbenzapfenende dienen kann. Insbesondere weist die Schnapp- und/oder Rastaufnahme einen Hohlzylinderabschnitt auf. Dieser Hohlzylinderabschnitt kann zwischen dem konusartigen Aufnahmeabschnitt und dem Aufnahmeboden angeordnet sein. Der Hohlzylinderabschnitt kann zum Aufnehmen und/oder korrespondierend zum ersten Kolbenzapfenende und/oder zur ringartigen Basis des Einrastelementes ausgebildet sein. Der konusartige Aufnahmeabschnitt kann zum Aufnehmen und/oder korrespondierend zum Halteabschnitt und/oder zu den Federzungen des Einrastelementes ausgebildet sein. Der Holhlzylinderabschnitt kann einen Innendurchmesser aufweisen, der kleiner oder gleich groß wie der kleinste Innendurchmesser des Aufnahmeabschnittes ist.
Vorzugsweise ist der Kolbenkopf und/oder das Einrastelement in der Schnapp- und/oder Rastaufnahme in Längsrichtung der Kolbenstange spielfrei gehalten. Hierdurch kann eine Relativbewegung des Kolbenkopfes und/oder des Einrastelementes mindestens in axialer Richtung der Kolbeneinrichtung und/oder in Bezug zu der Kolbenstange verhindert und/oder blockiert sein.
Insbesondere liegen die Federzungen des Einrastelementes an dem Hinterschnitt des Öffnungswulstes an. Vorzugsweise liegt eine Kante eines freien Endes der jeweiligen Federzunge an dem Hinterschnitt an. Hierbei können die Federzungen auch an einer Innenumfangsfläche des konusartigen Aufnahmeabschnittes anliegen. Insbesondere liegt das erste Kolbenzapfenende des Kolbenkopfes an dem Aufnahmeboden der Schnapp- und/oder Rastaufnahme an. Hierdurch ist mindestens in axialer Richtung der Kolbeneinrichtung eine spielfreie Lagerung bzw. Verbindung des Kolbenkopfes mit der Kolbenstange realisiert.
Vorzugsweise liegt ein Außendurchmesser des ersten Kolbenzapfenendes des Kolbenkopfes an einem korrespondierend hierzu ausgebildeten Innenumfang der Schnapp- und/oder Rastaufnahme der Kolbenstange, insbesondere des Hohlzylinderabschnitts, an. Ein Außendurchmesser des zweiten Kolbenzapfenendes des Kolbenkopfes kann an einem Innenumfang des Öffnungswulstes der Schnapp- und/oder Rastaufnahme anliegen. Hierdurch kann der Kolbenkopf in radialer Richtung fest und/oder unbeweglich mit der Kolbenstange verbunden sein. Insbesondere ist hierdurch eine Relativbewegung des Kolbenkopfes und/oder des Kolbenzapfens radial zur Längsmittelachse der Kolbeneinrichtung, des Kolbenkopfes und/oder der Kolbenstange verhindert und/oder blockiert.
Von besonderem Vorteil ist eine Fahrzeugeinrichtung mit einer erfindungsgemäßen Kolbeneinrichtung. Hierbei kann die Fahrzeugeinrichtung als eine Fahrzeugbremse, eine Bremskrafterzeugungseinrichtung und/oder eine Bremskraftverstärkungseinrichtung ausgebildet sein. Insbesondere ist die Fahrzeugeinrichtung hydraulisch ausgebildet und/oder betätigbar. Eine derartige Fahrzeugeinrichtung kann in einem Kraftfahrzeug Verwendung finden bzw. eingesetzt werden. Beispielsweise kann die Fahrzeugeinrichtung als eine elektro-hydraulische Einrichtung bzw. Bremse ausgebildet sein.
Vorzugsweise ist die Fahrzeugeinrichtung gemäß allen im Zusammenhang mit der hier beschriebenen erfindungsgemäßen Kolbeneinrichtung erläuterten Ausgestaltungen weitergebildet. Ferner kann die hier beschriebene Kolbeneinrichtung gemäß allen im Zusammenhang mit der Fahrzeugeinrichtung erläuterten Ausgestaltungen weitergebildet sein.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Figuren näher erläutert. Hierbei beziehen sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche, ähnliche oder funktional gleiche Bauteile oder Elemente. Es zeigen:

1 eine perspektivische, teilgeschnittene Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Kolbeneinrichtung,
2 eine erste perspektivische Seitenansicht eines Einrastelementes der erfindungsgemäßen Kolbeneinrichtung gemäß 1,
3 eine weitere perspektivische Seitenansicht des Einrastelementes gemäß 2,
4 eine perspektivische Seitenansicht des Einrastelementes gemäß 2 und 3 vor einem Aufstecken auf einen Kolbenzapfen eines Kolbenkopfes,
5 eine perspektivische Seitenansicht des Kolbenkopfes gemäß 4 mit aufgestecktem Einrastelement gemäß 2 und 3,
6 eine perspektivische Seitenansicht des Kolbenkopfes gemäß 5 vor einem Einstecken in eine geschnitten dargestellte Kolbenstange,
7 einen Ausschnitt einer perspektivischen, teilgeschnittenen Seitenansicht eines in eine Öffnung der Kolbenstange eingeführten ersten Kolbenzapfenendes,
8 einen Ausschnitt einer perspektivischen, teilgeschnittenen Seitenansicht des teilweise in die Kolbenstange eingeführten Kolbenzapfens mit dem Einrastelement, und
9 einen Ausschnitt einer teilgeschnittenen Seitenansicht des gemäß 1 vollständig in die Kolbenstange eingeführten Kolbenzapfens mit dem Einrastelement.

1 zeigt eine perspektivische, teilgeschnittene Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Kolbeneinrichtung 1. Die Kolbeneinrichtung 1 weist einen Kolbenkopf 2 und eine Kolbenstange 3 auf. Des Weiteren weist die Kolbeneinrichtung 1 ein Einrastelement 4 auf. Das Einrastelement 4 realisiert eine Schnapp- und/oder Einrastverbindung zwischen einerseits dem Kolbenkopf 2 und andererseits der Kolbenstange 3. Somit ist der Kolbenkopf 2 mittels des Einrastelementes 4 mit der Kolbenstange 3 verbunden. Der Kolbenkopf 2, die Kolbenstange 3 und das Einrastelement 4 sind jeweils als eigenständige Bauteile ausgebildet. Beispielsweise können der Kolbenkopf 2 und die Kolbenstange 3 aus einem Metall und das Einrastelement 4 aus einem Kunststoff oder faserverstärkten Kunststoff hergestellt sein.
Der Kolbenkopf 2 weist ein Kreisscheibenteil 5 auf. Des Weiteren hat der Kolbenkopf 2 einen Kolbenzapfen 6. Der Kolbenzapfen 6 erstreckt sich quer, nämlich rechtwinklig, von einer Scheibenfläche 7 des Kreisscheibenteils 5 weg. Die Scheibenfläche 7 ist der Kolbenstange 3 zugewandt. Hierbei ist der Kolbenkopf 2 mit dem Kreisscheibenteil 5 und dem Kolbenzapfen 6 rotationssymmetrisch zu einer Längsmittelachse 8 ausgebildet.
Die Kolbenstange 3 weist an einer Stirnseite 9 eines Endes 10 eine Schnapp- und/oder Rastaufnahme 11 zum Befestigen des Kolbenkopfes 2 auf. Die Schnapp- und/oder Rastaufnahme 11 ist im Wesentlichen sacklochartig ausgebildet. Hierbei dient die Schnapp- und/oder Rastaufnahme 11 zum Befestigen des Kolbenkopfes 2 an der Kolbenstange 3. Das Einrastelement 4 ist innerhalb der Schnapp- und/oder Rastaufnahme 11 angeordnet. Hierbei wirkt das Einrastelement 4 einerseits mit der Schnapp- und/oder Rastaufnahme 11 sowie andererseits mit dem Kolbenzapfen 6 des Kolbenkopfes 2 zusammen. Die Ausbildung des Einrastelementes 4 sowie das Zusammenwirken des Einrastelementes 4 mit dem Kolbenkopf 2 und der Kolbenstange 3 wird anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert.
2 zeigt eine erste perspektivische Seitenansicht des Einrastelementes 4 der erfindungsgemäßen Kolbeneinrichtung gemäß 1. Das Einrastelement 4 hat eine im Wesentlichen geschlitzte, ringartige Grundstruktur bzw. Grundkontur. Hierbei erstreckt sich in Längsrichtung des Einrastelementes ein durchgehender Spalt 12 in einem Außenumfang 13 des Einrastelementes 4. Somit ist die ringartige oder hülsenartige Grundstruktur des Einrastelementes 4 aufgrund des Spaltes 12 in Umfangsrichtung vollständig unterbrochen. Aufgrund des Spaltes 12 kann das Einrastelement 4 in Umfangsrichtung elastisch aufgebogen werden, um das Einrastelement 4 an dem Kolbenzapfen 6 gemäß 1 anzuordnen bzw. zu befestigen.
Im Einzelnen weist das Einrastelement 4 eine ringartige Basis 14 und einen Halteabschnitt 15 auf. Hierbei erweitert sich der Halteabschnitt 15 im Wesentlichen konusartig ausgehend von der ringartigen Basis 14.
Der Halteabschnitt 15 weist mehrere Federzungen 16 auf. Bei diesem Ausführungsbeispiel hat das Einrastelement 4 bzw. der Halteabschnitt 15 drei Federzungen 16. Die Federzungen 16 sind über den Außenumfang 13 des Halteabschnitts 15 verteilt angeordnet. Die Federzungen 16 gehen in die ringartige Basis 14 über, wobei die ringartige Basis 14 und der Halteabschnitt 15 bzw. die Federzungen 16 einstückig ausgebildet sind. Ausgehend von der ringartigen Basis 14 erstrecken sich die Federzungen 16 radial nach außen geneigt. Somit ist die konusartige Gestalt des Halteabschnitts 15 durch die Ausbildung der Federzungen 16 realisiert. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind zwei Federzungen 16 derart angeordnet und voneinander beabstandet, dass diese beiden unmittelbar benachbart zueinander angeordneten Federzungen 16 den Spalt 12 bilden bzw. definieren. Gegenüberliegend zu dem Spalt 12 ist bei diesem Ausführungsbeispiel die dritte Federzunge 16 angeordnet. Die Federzungen 16 sind elastisch radial nach innen biegbar ausgebildet.
Des Weiteren weist das Einrastelement 4 bzw. der Halteabschnitt 15 mehrere Haltearme 17 auf. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind zwei Haltearme 17 vorgesehen. Die beiden Haltearme 17 sind im Wesentlichen einander gegenüberliegend angeordnet. Hierbei erstrecken sich die Haltearme 17 parallel zu einer Längsmittelachse des Einrastelementes 4. Des Weiteren ist ein einzelner Haltearm 17 jeweils zwischen zwei benachbarten Federzungen 16 angeordnet. Die Haltearme 17 gehen in die ringartige Basis 14 über. Hierbei sind die Haltearme 17 und die ringartige Basis 14 einstückig ausgebildet.
3 zeigt eine weitere perspektivische Seitenansicht des Einrastelementes 4 gemäß 2. Zwischen dem jeweiligen Haltearm 17 und den zugehörigen, unmittelbar benachbarten Federzungen 16 ist jeweils ein sich in Längsrichtung des Einrastelementes 4 erstreckender spaltartiger Freiraum 18 ausgebildet.
4 zeigt eine perspektivische Seitenansicht des Einrastelementes 4 gemäß 2 und 3 vor einem Aufstecken auf den Kolbenzapfen 6 des Kolbenkopfes 2. Der Kolbenzapfen 6 weist eine Ringnut 19 zum Aufnehmen bzw. Halten des Einrastelementes 4 auf. Der Kolbenzapfen 6 hat ein erstes Kolbenzapfenende 20 und ein von dem ersten Kolbenzapfenende 20 abgewandt angeordnetes zweites Kolbenzapfenende 21. Das erste Kolbenzapfenende 20 ist als ein freies Ende des Kolbenzapfens 6 ausgebildet. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist das erste Kolbenzapfenende 20 pilzkopfartig realisiert. Entsprechend ist das erste Kolbenzapfenende 20 von dem Kreisscheibenteil 5 abgewandt. Das zweite Kolbenzapfenende 21 ist dem Kreisscheibenteil 5 zugewandt. Das zweite Kolbenzapfenende 21 geht in die Scheibenfläche 7 des Kreisscheibenteils 5 über bzw. ist mit dieser verbunden. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Kolbenkopf 2 mit dem Kreisscheibenteil 5 und dem Kolbenzapfen 6 einstückig ausgebildet.
Die Ringnut 19 weist eine Umfangsfläche 22 auf. Die Ringnut 19 ist in Längsrichtung der Längsmittelachse 8 mittels der radial zur Längsmittelachse 8 über die Umfangsfläche 22 hinausstehenden Kolbenzapfenenden 20, 21 begrenzt. Das erste Kolbenzapfenende 20 weist eine Anlagefläche 23 und das zweite Kolbenzapfenende 21 eine Anlagefläche 24 auf. Die beiden Anlageflächen 23, 24 sind einander zugewandt und erstrecken sich rechtwinklig zur Längsmittelachse 8 bzw. der Umfangsfläche 22.
Zum Anordnen des Einrastelementes 4 kann das Einrastelement 4 gemäß Pfeil 25 in Längsrichtung der Längsmittelachse 8 über das erste Kolbenzapfenende 20 in die Ringnut 19 eingeschoben bzw. aufgesteckt werden. Beim Aufstecken des Einrastelementes 4 auf den Kolbenzapfen 6 wird das Einrastelement aufgrund des Spaltes 12 so weit elastisch aufgebogen, dass das Einrastelement 4 über das erste Kolbenzapfenende 20 geschoben werden kann. Sobald das Einrastelement 4 vollständig über das erste Kolbenzapfenende 20 geschoben ist, kehrt das Einrastelement 4 selbsttätig in seine Ausgangsform zurück. Hierbei kann der Außendurchmesser der Ringnut 19 im Wesentlichen dem kleinsten Innendurchmesser des Einrastelementes 4, insbesondere der ringartigen Basis 14, entsprechen. Das erste Kolbenzapfenende 20 weist dagegen einen Außendurchmesser auf, der größer ist als der Außendurchmesser der Ringnut 19 bzw. größer als der kleinste Innendurchmesser des Einrastelementes 4.
5 zeigt eine perspektivische Seitenansicht des Kolbenkopfes 2 gemäß 4 mit aufgestecktem Einrastelement 4 gemäß 2 und 3. Das Einrastelement 4 ist mittels einer ersten Schnapp- und/oder Rastverbindung mit dem Kolbenkopf 2 bzw. dem Kolbenzapfen 6 verbunden. Hierbei liegt einerseits die ringartige Basis 14 des Einrastelementes 4 in axialer Richtung zur Längsmittelachse 8 an der Anlagefläche 23 des ersten Kolbenzapfenendes 20 an. Zum anderen liegen die Haltearme 17 axial zur Längsmittelachse 8 an der Anlagefläche 24 des zweiten Kolbenzapfenendes 21 an. Gleichzeitig liegen die Haltearme 17 an der Umfangsfläche 22 der Ringnut 19 an, siehe hierzu auch 4.
Hierdurch ist das Einrastelement 4 in der Ringnut 19 in Längsrichtung des Kolbenzapfens 6 bzw. in Richtung der Längsmittelachse 8 spielfrei gehalten. Die radial zur Längsmittelachse 8 nach außen geneigt ausgerichteten Federzungen 16 sind dagegen von dem Kolbenzapfen 6 beabstandet und befinden sich somit nicht in direktem Kontakt mit dem Kolbenkopf 2. Hierbei stehen freie Enden der Federzungen 16 über den Außenumfang des Kolbenzapfens 6 hinaus.
6 zeigt eine perspektivische Seitenansicht des Kolbenkopfes 2 gemäß 5 vor einem Einstecken in die geschnitten dargestellte Kolbenstange 3. Gut zu erkennen ist die Schnapp- und/oder Rastaufnahme 11, die in die Stirnseite 9 der Kolbenstange 3 eingebracht ist. Die Schnapp- und/oder Rastaufnahme 11 weist eine Öffnung 26 auf. Die Öffnung 26 ist in der Stirnseite 9 ausgebildet und bildet somit den Zugang zu der Schnapp- und/oder Rastaufnahme 11. Die Öffnung 26 weist einen umlaufenden, radial nach innen gerichteten Öffnungswulst 27 auf. Somit ist der Innendurchmesser der Öffnung 26 mittels des Öffnungswulstes 27 vorgegeben. Der Öffnungswulst 27 bildet einen Hinterschnitt 28. Der Hinterschnitt 28 ist innerhalb der Schnapp- und/oder Rastaufnahme 11 angeordnet. Hierbei ist der Hinterschnitt 28 auf einer von der Stirnseite 9 abgewandten Seite des Öffnungswulstes 27 angeordnet. Mit anderen Worten erweitert sich der Innendurchmesser der Schnapp- und/oder Rastaufnahme 11 im Inneren der Schnapp- und/oder Rastaufnahme 11 und benachbart zu dem Öffnungswulst 27.
Des Weiteren weist die Schnapp- und/oder Rastaufnahme 11 einen konusartigen Aufnahmeabschnitt 29 auf. Hierbei verengt sich der Aufnahmeabschnitt 29 ausgehend von dem Öffnungswulst 27 in Richtung eines Aufnahmebodens 30 der Schnapp- und/oder Rastaufnahme 11. Somit verringert sich der Innendurchmesser im Bereich des Aufnahmeabschnittes 29 ausgehend von dem Öffnungswulst 27 bzw. dem Hinterschnitt 28 kontinuierlich in Richtung des Aufnahmebodens 30. Hierbei erstreckt sich der Aufnahmeabschnitt 29 jedoch nicht durchgehend bis zu dem Aufnahmeboden 30. Stattdessen weist die Schnapp- und/oder Rastaufnahme 11 einen Hohlzylinderabschnitt 31 auf. Der Hohlzylinderabschnitt 31 ist zwischen dem konusartigen Aufnahmeabschnitt 29 und dem Aufnahmeboden 30 angeordnet. Im Bereich des Hohlzylinderabschnittes 31 weist die Schnapp- und/oder Rastaufnahme 11 somit einen konstanten Innendurchmesser auf. Bei diesem Ausführungsbeispiel entspricht der Innendurchmesser der Öffnung 26 dem Innendurchmesser des Hohlzylinderabschnittes 31.
Zum Herstellen der Kolbeneinrichtung 1 gemäß 1 wird der Kolbenkopf 2 mit dem Einrastelement 4 und mit dem Kolbenzapfen 6 voran gemäß Pfeil 32 durch die Öffnung 26 in die Schnapp- und/oder Rastaufnahme 11 eingeführt bzw. eingesteckt.
7 zeigt einen Ausschnitt einer perspektivischen, teilgeschnittenen Seitenansicht des in der Öffnung 26 der Kolbenstange 3 eingeführten ersten Kolbenzapfenendes 20. Beim Einstecken des Kolbenzapfens 6 in die Schnapp- und/oder Rastaufnahme 11 wird zunächst das erste Kolbenzapfenende 20 voran in die Öffnung 26 eingeführt. Hierbei liegt ein zylindrischer Außenumfang des ersten Kolbenzapfenendes 20 an einer korrespondierend ausgebildeten Fläche oder Innenumfangsfläche des Öffnungswulstes 27 an. Hierdurch wird eine Zentrierung oder Vorzentrierung des Kolbenkopfes 2 erreicht. Mit anderen Worten dient der Öffnungswulst 27 als Führung für den Kolbenzapfen 6 bzw. das erste Kolbenzapfenende 20 während des Einführens des Kolbenzapfens 6 in die Öffnung 26.
8 zeigt einen Ausschnitt einer perspektivischen, teilgeschnittenen Seitenansicht des teilweise in die Kolbenstange 3 eingeführten Kolbenzapfens 6 mit dem Einrastelement 4. Im Vergleich zu 7 ist der Kolbenzapfen 6 gemäß 8 weiter in die Schnapp- und/oder Rastaufnahme 11 eingeführt. Nachdem das erste Kolbenzapfenende 20 die Öffnung 26 und den Öffnungswulst 27 passiert hat, gelangt der Außenumfang 13 des Einrastelementes 4 in Kontakt bzw. in Anlage mit der Innenumfangsfläche des Öffnungswulstes 27. Beim weiteren Einführen des Kolbenzapfens 6 in die Schnapp- und/oder Rastaufnahme 11 werden aufgrund der Anlage an dem Öffnungswulst 27 die Federzungen 16 elastisch radial nach innen in die Ringnut 19 gebogen. Hierdurch kann der Kolbenzapfen 6 soweit in die Schnapp- und/oder Rastaufnahme 11 eingeführt werden, bis das Einrastelement 4 vollständig innerhalb der Schnapp- und/oder Rastaufnahme 11 gemäß 1 aufgenommen ist.
9 zeigt einen Ausschnitt einer teilgeschnittenen Seitenansicht des gemäß 1 vollständig in die Kolbenstange 3 eingeführten Kolbenzapfens 6 mit dem Einrastelement 4. Sobald die Federzungen 16 beim Einstecken des Kolbenzapfens 6 in die Schnapp- und/oder Rastaufnahme 11 den Öffnungswulst 27 passiert haben, federn die Federzungen 16 in Richtung ihrer Ausgangslage zurück. Hierdurch liegen freie Enden der Federzungen 16 an dem Hinterschnitt 28 an. Bei diesem Ausführungsbeispiel liegt eine Kante des freien Endes der jeweiligen Federungen 16 an dem als schräge Fläche ausgebildeten Hinterschnitt 28 an. Alternativ können die Federzungen 16 zudem an einer Innenumfangsfläche des konusartigen Aufnahmeabschnittes 29 anliegen. Somit sind die Federzungen 16 in axialer Richtung der Längsmittelachse 8 spielfrei zwischen dem Hinterschnitt 28 und der Anlagefläche 23 gehalten. Zudem liegt das erste Kolbenzapfenende 20 an dem Aufnahmeboden 30 der Schnapp- und/oder Rastaufnahme 11 an. Hierdurch ergibt sich insgesamt eine ortsfeste, formschlüssige, Positionierung des Kolbenkopfes 2 an der Kolbenstange 3.
Des Weiteren liegt ein Außendurchmesser des ersten Kolbenzapfenendes 20 an dem Innenumfang des Hohlzylinderabschnitts 31 an. Ein Außendurchmesser des zweiten Kolbenzapfenendes 21 liegt darüber hinaus an dem Innenumfang des Öffnungswulstes 27 an. Somit ist auch eine ortsfeste Lagerung des Kolbenkopfes 2 in Bezug zu der Kolbenstange 3 in radialer Richtung zur Längsmittelachse 8 gegeben.
Die Kolbeneinrichtung 1 gemäß den 1 bis 9 kann in einer hier nicht näher dargestellten Fahrzeugeinrichtung zum Einsatz kommen, die beispielsweise als eine Fahrzeugbremse ausgebildet ist.
Bei einer Ausfuhrbewegung der Kolbeneinrichtung 1 in axialer Richtung der Längsmittelachse 8 wirkt eine axiale Kraft, insbesondere Druckkraft, von der Kolbenstange 3 über den Aufnahmeboden 30 auf das erste Kolbenzapfenende 20. Hierdurch wird die Kolbenstange 3 zusammen mit dem Kolbenkopf 2 spielfrei mit dem Kreisscheibenteil voran bewegt. Bei einer Einfuhrbewegung in entgegen gesetzter Richtung wirkt eine axiale Kraft, insbesondere Zugkraft, vom Kolbenzapfen 6 über das Einrastelement 4 und dessen Federzungen 16 auf den Hinterschnitt 28 der Kolbenstange 3. Hierbei wird die Kolbenstange 3 zusammen mit dem Kolbenkopf 2 ebenfalls spielfrei bewegt.
Bezugszeichenliste

1: Kolbeneinrichtung
2: Kolbenkopf
3: Kolbenstange
4: Einrastelement
5: Kreisscheibenteil
6: Kolbenzapfen
7: Scheibenfläche
8: Längsmittelachse
9: Stirnseite
10: Ende
11: Schnapp- und/oder Rastaufnahme
12: Spalt
13: Außenumfang
14: ringartige Basis
15: Halteabschnitt
16: Federzunge
17: Haltearm
18: Freiraum
19: Ringnut
20: erstes Kolbenzapfenende
21: zweites Kolbenzapfenende
22: Umfangsfläche
23: Anlagefläche
24: Anlagefläche
25: Pfeil
26: Öffnung
27: Öffnungswulst
28: Hinterschnitt
29: Aufnahmeabschnitt
30: Aufnahmeboden
31: Hohlzylinderabschnitt
32: Pfeil

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 3148377 A1 [0002]

Claims

Kolbeneinrichtung mit einer Kolbenstange (3) und mit einem Kolbenkopf (2), wobei der Kolbenkopf (2) mit einem Ende der Kolbenstange (3) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung zwischen Kolbenkopf (2) und Kolbenstange (3) als eine Schnapp- und/oder Rastverbindung ausgebildet ist.
Kolbeneinrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Einrastelement (4) zum Realisieren der Schnapp- und/oder Rastverbindung, insbesondere ist das Einrastelement (4), vorzugsweise als ein eigenständiges Bauteil, zwischen dem Kolbenkopf (2) und der Kolbenstange (3) angeordnet.
Kolbeneinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Einrastelement (4) eine geschlitzte ringartige Grundstruktur aufweist, insbesondere erstreckt sich ein in Längsrichtung des Einrastelementes (4) und/oder der Kolbeneinrichtung (1) durchgehender Spalt (12) in einem Außenumfang (13) des Einrastelementes (4).
Kolbeneinrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Einrastelement (4) eine ringartige Basis (14) und einen Halteabschnitt (15) aufweist, insbesondere erweitert sich der Halteabschnitt (15) ausgehend von der ringartigen Basis (14) mindestens teilweise konusartig.
Kolbeneinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Einrastelement (4) und/oder ein Halteabschnitt (15) des Einrastelementes (4) mehrere, insbesondere drei, elastisch radial nach innen biegbare Federzungen (16) aufweist, vorzugsweise gehen die Federzungen (16) in eine ringartige Basis (14) des Einrastelementes (4) über und/oder sind ausgehend von der ringartige Basis (14) radial nach außen geneigt ausgerichtet.
Kolbeneinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Einrastelement (4) und/oder ein Halteabschnitt (15) des Einrastelementes (4) mehrere, insbesondere zwei einander gegenüberliegend angeordnete, Haltearme (17) aufweist, vorzugsweise erstrecken sich die Haltearme parallel zu einer Längsmittelachse (8) des Einrastelementes (4) und/oder ist jeweils ein einzelner Haltearm (17) zwischen zwei benachbarten Federzungen (16) des Einrastelementes (4) und/oder des Halteabschnittes (15) angeordnet.
Kolbeneinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolbenkopf (2) einen Kolbenzapfen (6) zum Anordnen des Einrastelementes (4) an dem Kolbenkopf (2) hat, insbesondere ist der Kolbenkopf (2) mit dem Kolbenzapfen (6) achssymmetrisch zu einer Längsmittelachse (8) des Kolbenkopfes (2) und des Kolbenzapfens (6) ausgebildet.
Kolbeneinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolbenzapfen (6) eine Ringnut (19) zum Aufnehmen und/oder Halten des Einrastelementes (4) aufweist, insbesondere hat der Kolbenkopf (2) ein Kreisscheibenteil (5) und die Ringnut (19) ist von einem von dem Kreisscheibenteil (5) abgewandten, vorzugsweise pilzkopfartigen, ersten Kolbenzapfenende (20) und einem dem Kreisscheibenteil (5) zugewandten zweiten Kolbenzapfenende (21) begrenzt.
Kolbeneinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Einrastelement (4) in der Ringnut (19) in Längsrichtung des Kolbenzapfens (6) spielfrei gehalten ist, insbesondere liegen eine ringartige Basis (14) des Einrastelementes (4) an einer Umfangsfläche (22) der Ringnut (19) und dem ersten Kolbenzapfenende (20) sowie Haltearme (17) des Einrastelementes (4) an der Umfangsfläche (22) der Ringnut (19) und dem zweiten Kolbenzapfenende (21) an.
Kolbeneinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Stirnseite (9) eines Endes der Kolbenstange (3) eine Schnapp- und/oder Rastaufnahme (11) zum Befestigen des Kolbenkopfes (2) ist, insbesondere ist die Schnapp- und/oder Rastaufnahme (11) sacklochartig ausgebildet.
Kolbeneinrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnapp- und/oder Rastaufnahme (11) eine Öffnung (26) mit einem umlaufenden, radial nach innen gerichteten Öffnungswulst (27) zum Ausbilden eines Hinterschnittes (28); einen konusartigen Aufnahmeabschnitt (29), der sich ausgehend vom Öffnungswulst (27) in Richtung eines Aufnahmebodens (30) verengt; und einen Hohlzylinderabschnitt (31) zwischen dem konusartigen Aufnahmeabschnitt (29) und dem Aufnahmeboden (30) aufweist.
Kolbeneinrichtung nach einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolbenkopf (2) und/oder ein Einrastelement (4) in der Schnapp- und/oder Rastaufnahme (11) in Längsrichtung der Kolbenstange (2) spielfrei gehalten ist.
Kolbeneinrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass Federzungen (16) des Einrastelementes (4) an einer Innenumfangsfläche eines konusartigen Aufnahmeabschnittes (29) und/oder an einem Hinterschnitt (28) eines Öffnungswulstes (27) anliegen, insbesondere liegt ein erstes Kolbenzapfenende (20) des Kolbenkopfes (2) an einem Aufnahmeboden (30) der Schnapp- und/oder Rastaufnahme (11) an.
Kolbeneinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Außendurchmesser eines ersten Kolbenzapfenendes (20) des Kolbenkopfes (2) an einem Innenumfang einer Schnapp- und/oder Rastaufnahme (11) der Kolbenstange (3) und/oder dass ein Außendurchmesser eines zweiten Kolbenzapfenendes (21) des Kolbenkopfes (2) an einem Innenumfang eines Öffnungswulstes (27) der Schnapp- und/oder Rastaufnahme (11) anliegt.
Fahrzeugeinrichtung mit einer Kolbeneinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrzeugeinrichtung als eine Fahrzeugbremse, eine Bremskrafterzeugungseinrichtung und/oder eine Bremskraftverstärkungseinrichtung ausgebildet ist.