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Anordnung zur spielfreien Verbindung zweier zylin-
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drischer Bauteile, insbesondere für einen Kolben eines hydraulischen
Kraftverstärkers für Kraftfahrzeuge Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur spielfreien
Verbindung zweier zylindrischer Bauteile, insbesondere für einen Kolben eines hydraulischen
Kraftverstärkers für Kraftfahrzeuge, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches
1.
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Auf allen Gebieten der Technik ergibt sich vielfach das Problem des
spielfreien Verbindens zweier oder mehrerer Bauteile miteinander. Für derartige
Verbindungen sind die verschiedensten Lösungen bekannt geworden. Insbesondere werden
vielfach Schraubverbindungen eingesetzt.
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Diese haben jedoch den Nachteil, daß sie relativ viel Platz beanspruchen
und von der Montage her aufwendig sind. Ähnliches gilt für bekannte Klemmverbindungen,
die konische Hülsen oder dergleichen aufweisen.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zur
spielfreien Verbindung zweier zylindrischer
Bauteile, insbesondere
für einen Kolben eines hydraulischen Kraftverstärkers für Kraftfahrzeuge zu schaffen,
die bei geringst möglichem Platzbedarf einfach in der Herstellung bzw. Montage ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die den Patentanspruch 1 bzw. den Patentanspruch
6 kennzeichnenden Merkmale gelöst.
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Mit der Lösung gemäß Anspruch 1 wird eine im Aufbau einfache Verbindung
geschaffen, bei der eine kraftunabhängige Spielfreiheit gewährleistet ist. Die miteinander
verbundenen Bauteile sind nach dem Verbindungsvorgang genau zentriert. Die Montage
dieser Verbindung kann mit einfachen Mitteln und schnell bewerkstelligt werden.
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Eine zweckmäßige Ausführungsform dieser Lösung sieht vor, daß der
Konuswinkel der konischen Ausnehmung kleiner ist als der des konischen Endabschnittes.
Aufgrund dieser Ausgestaltung wird die Keilwirkung des Halteelementes verstärkt.
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Eine andere zweckmäßige Ausführungsform, die eine symmetrische Krafteinwirkung
gewährleistet sieht vor, daß die konische Ausnehmung umlaufend ausgebildet ist und
daß das Halteelement ein Haltering ist.
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Zweckmäßig steht das Halteelement in verpreßtem Endmontagezustand
in axialer Richtung über den konischen Endabschnitt vor.
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Als Werkstoff für das Halteelement kommt insbesondere Kupfer, Aluminium
oder dergleichen in Frage.
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Auch die im Anspruch 6 gekennzeichnete Lösung gewährleistet eine spiel
freie genau zentrische Verklemmung der beiden Bauteile, wobei insbesondere geringe
Kräfte in Radialrichtung wirksam sind.
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Eine vorteilhafte Ausführungsform dieser Lösung sieht vor, daß das
Sicherungselement einen kreisförmigen Querschnitt aufweist, wobei insbesondere ein
konischer Endabschnitt vorgesehen ist, mit dem das Sicherungselement beim Einsetzen
zentriert wird.
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Um den Halt des Sicherungselementes weiter zu verbessern, kann am
Außenumfang mit Vorteil eine Ausnehmung vorgesehen sein, in die ein Abschnitt des
Halteelementes einrastbar ist. Eine andere Ausgestaltung sieht zu diesem Zweck vor,
daß am Außenumfang reibungserhöhende Einrichtungen, wie Rillen oder dergleichen,
vorgesehen sind.
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In sehr zweckmäßiger Weise weist der Haltering an seinem dem Sicherungselement
zugewandten Abschnitt zumindest einen Schlitz auf.
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Zur Sicherung des Halteelementes kann am inneren Bauteil eine, insbesondere
am Außenumfang vorgesehene Ausnehmung angeordnet sein, in der ein Endabschnitt des
Halteelementes abgestützt ist.
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Eine andere vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, daß das Halteelement
einstückig am inneren Bauteil angeformt ist.
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In sehr zweckmäßiger Weise ist das Halteelement in seiner montierten
Endstellung plastisch verformt. Zur Verformung kann insbesondere ein Werkzeug vorgesehen
sein, das auf einem zylindrischen Grundkörper axial verlaufende radiale Vorsprünge
aufweist, die zum vorderen Ende des Werkzeuges hin konisch verlaufen.
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Eine andere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß
das Halteelement im Querschnitt zwei Abschnitte aufweist, die in einem stumpfen
Winkel zueinander angeordnet sind, wobei in einer Ausgangsstellung der Scheitel
der Abschnitte einen geringeren Durchmesser aufweist als in der montierten Endstellung.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung und ihrer Ausgestaltungen sind
in der Zeichnung dargestellt und im folgenden beschrieben.
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Es zeigen Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen hydraulischen Kraftverstärker
für ein Kraftfahrzeug; Fig.- 2 eine vergrößerte Darstellung einer Verbindung zweier
Kolbenbauteile des hydraulischen Kraftverstärkers gemäß Anspruch 1 in der Vormontagestellung;
Fig. 3 eine Darstellung der Verbindung in der Endmontagestellung;
Fig.
4 eine andere Ausführungsform einer Verbindung zweier Bauteile in der Vormontagestellung;
Fig. 5 die Endmontagestellung der Verbindung gemäß Fig. 4, Fig. 6 eine weitere Ausgestaltung
einer Verbindung zweier zylindrischer Bauteile im Längsschnitt; Fig. 7 eine vierte
Ausführungsform einer Verbindung zweier zylindrischer Bauteile in der Vormontagestellung;
Fig. 8 eine Darstellung der Verbindung gemäß Fig. 7 in der Endmontagestellung; und
Fig. 9 eine Vorderansicht eines Werkzeuges, welches zur Herstellung der Verbindung
gemäß Fig. 7 und 8 Verwendung findet; und Fig. 10 eine Seitenansicht des Werkzeuges
gemäß Fig. 9.
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In der Zeichnung ist mit 1 ein Hauptzylinder bezeichnet, der durch
einen hydraulischen Kraftverstärker 2 betätigbar ist. Der Hauptzylinder 1 weist
eine Arbeitskammer 3 auf, die eine Verbindung zu einem Gehäuseanschluß 4 hat.
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Am Gehäuseanschluß 4 ist ein erster Bremskreis 5 angeschlossen, über
den zwei Radbremsen 6,7 eines Kraftfahrzeuges unter Druck setzbar sind.
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Der Hauptzylinder 1 ist in herkömmlicher Weise aufgebaut
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besitzt einen Hauptzylinderkolben 8, der axial verschiebbar in einer Zylinderbohrung
9 geführt ist, eine Manschettendichtung 10 trägt und durch eine Druckfeder 11 in
Bremslöserichtung vorgespannt ist. Die Druckfeder 11 ist des weiteren an einem Federtopf
12 abgestützt, in dem ein Ventilstößel 13 gelagert ist, dessen in der Darstellung
rechtes Ende ein Schließglied 14 trägt, das mit einer Bohrung 15 im Hauptzylinderkolben
8 als sogenanntes Zentralventil zusammenwirkt. Die in der Darstellung rechte Stirnfläche
des Hauptzylinderkolbens 8 begrenzt einen Raum 16, der über einen Gehäuseanschluß
17 und eine Druckleitung 18 eine Verbindung zu einem (hier nicht dargestellten)
drucklosen Nachlaufbehälter hat.
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Ferner ist der Hauptzylinderkolben 8 mit Axialbohrungen 20 versehen,
die vom drucklosen Raum 16 zur Rückseite der Manschettendichtung 10 führen. Die
Manschettendichtung 10 wirkt derart, daß ausschließlich ein Druckmittelstrom vom
drucklosen Raum 16 zur Arbeitskammer 3 des Hauptzylinders stattfinden kann.
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Der hydraulische Kraftverstärker besteht im wesentlichen aus einem
in einer Gehäusebohrung 21 geführten Verstärkerkolben 22, der über eine Kolbenstufe
23 verfügt, durch die im Zusammenwirken mit der Gehäusebohrung 21 ein Druckraum
25 gebildet wird. Im Verstarkerkolben 22 ist ein mit einer Axialbohrung 26 versehener
Schließkolben 27 angeordnet, dessen mittlerer Abschnitt eine ein Ventilschließglied
28 bildende Verbreiterung aufweist, wobei das Ventilschließglied 28 in der dargestellten
Bremslösestellung an einem Ventilsitz 29 zur Anlage kommt, wobei der Schließkolben
27 durch eine Druckfeder 30 in Richtung auf den Ventilsitz 29 vorgespannt ist. Im
Inneren
des Verstärkerkolbens 22 ist somit ein Speicherraum 31 gebildet, der über Radialbohrungen
32, 33 hydraulisch mit dem Umfangsringraum 24 verbunden ist.
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Im Verstärkerkolben 22 des hydraulischen Kraftverstärkers 2 ist ferner
ein durch ein Bremspedal 35 verschiebbarer Steuerkolben 36 angeordnet, der relativ
zum Verstärkerkolben 22 verschiebbar ist und an seinem in der Darstellung linken
Ende ein Schließglied 37 trägt, das hier als Kugel ausgebildet ist. In der dargestellten
Stellung wird der Steuerkolben 36 durch eine Druckfeder 38 in einer pedalnahen Stellung
gehalten. Ein Gehäuseanschluß 48 ist vorgesehen, um Druckmittel von einer (nicht
dargestellten) Pumpe bzw. einem Speicher über eine Leitung 47 dem Umfangsringraum
24 zuzuführen, von dem über die Radialbohrungen 33,32 eine Verbindung zum Speicherraum
31 besteht. Vom Druckraum 25 des hydraulischen Kraftverstärkers 2 zweigt ein Gehäuseanschluß
57 ab, an dem ein zweiter Bremskreis 58 angeschlossen ist, über den Radbremsen 59,60
unter Druck setzbar sind.
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Der Verstärkerkolben 22 weist ein äußeres gestuftes Kolbenbauteil
61 auf, welches über Dichtungen 62,63 und 64 in der Zylinderbohrung 21 axial verschiebbar
geführt ist. Das Kolbenelement 61 bildet eine zentrale gestufte Bohrung 65, in der
zwei weitere Kolbenbauteile 66 und 67 angeordnet sind. Das Kolbenbauteil 66 liegt
einerseits an einer Schulter 68 des Kolbenbauteils 61 an, die von der gestuften
Bohrung 65 gebildet wird. In einer Ringnut des Kolbenbauteils 66 ist eine Dichtung
69 angeordnet, die das Kolbenbauteil 66 gegenüber der Bohrung 65 abdichtet. An einer
Stufe 70 des Kolbenbauteils 66 liegt
das Kolbenbauteil 67 mit seinem
Endabschnitt 71 an. Ein im Kolbenbauteil 67 vorgesehener Hohlraum 72 wirdXvom Kolbenbauteil
66 verschlossen, so daß dieser Bereich des Hohlraums den Speicherraum 31 bildet.
Im Speicherraum 31 ist der das Ventilschließglied 28 bildende Abschnitt des Schließkolbens
27 angeordnet. Ein weiterer Abschnitt des Schließkolbens 27 ist durch eine zentrale,
im Kolbenbauteil 66 vorgesehene Bohrung 73 geführt. An dem dem Ventilschließglied
28 zugewandten Ende der Bohrung 73 ist am Kolbenbauteil 66 der Ventilsitz 29 für
das Ventilschließglied 28 ausgebildet. Im Kolbenbauteil 67 sind Bohrungen 75 vorgesehen,
die aus dem vom Kolbenbauteil 67 gebildeten Hohlraum in den Raum 16 führen.
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Um die Kolbenbauteile 61,66 und 67 spielfrei miteinander zu verbinden,
ist eine Anordnung 76 vorgesehen, bei der ein plastisch verformbares Halteelement
77 verwendet ist. Die Verbindungsanordnung 76 ist in den Fig. 2 und 3 für ähnliche
Bauteile schematisch und vergrößert dargestellt und dort mit 76a bezeichnet, wobei
Fig. 2 eine Vormontagestellung und Fig. 3 die Endmontagestellung zeigt. Das äußere
Bauteil 61a, welches dem äußeren Kolbenbauteil 61 in Fig. 1 entspricht, weist eine
abgestufte Bohrung 65a auf, die die Bauteile 66a und 67a aufnimmt. Die Bohrungswand
weist eine konische ringförmige Ausnehmung 78a auf. Im Bereich der konischen Ausnehmung
78a bildet das Bauteil 67a einen konischen Endabschnitt 79a. Der Konuswinkel,6 der
konischen Ausnehmung 78 ist dabei kleiner gewählt als der Konuswinkel(3 des konischen
Endabschnittes 79a. Das Halteelement 77a aus platisch verformbarem Material, wie
Kupfer, Aluminium oder dergleichen, ist ursprünglich kreisringförmig ausgebildet
(wie
in Fig. 2 dargestellt ist). Durch Einwirken einer Kraft F, die in Fig. 2 mittels
eines Pfeiles angedeutet ist, wird das Halteelement 77a in den zwischen der konischen
Ausnehmung 78a und dem konischen Endabschnitt 79a gebildeten konischen Ringraum
81a eingetrieben, wobei es sich plastisch verformt. Das Halteelement 77a wird dabei
mit Hilfe der Einpreßkraft so lange auf das Bauteil 67a aufgeschoben, bis eine Krafterhöhung
eintritt bzw. bis der vorgesehene Einpreßweg erreicht ist. Da CC 4 ist, wirkt das
ringförmige Halteelement 77a wie ein Keil und hält die Bauteile 66a,67a und 61a
genau zentriert spielfrei zusammen, wie in Fig. 3 gezeigt ist.
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In den Fig. 4 und 5 ist eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Verbindungsanordnung dargestellt. Bei dieser Ausführungsform sind die zylindrischen
Bauteile 66b, 67b in der Bohrung 65b eines dritten äußeren Bauteiles 61b angeordnet.
Die Bohrung 65b weist eine Ringnut 78b auf. Zur Halterung der Bauteile ist ein ringförmiges
Halteelement 77b vorgesehen, dessen einer Endabschnitt in einer außen am Bauteil
67b vorgesehenen Ringnut 82b abgestützt ist. Der andere Endabschnitt des Halteelementes
77b wird mittels eines Sicherungselementes 83b in die Ringnut 78b gedrückt und stützt
sich dort an der schräg verlaufenden Wandung der Ringnut 78b ab. Um eine leichtere
Verformung des Halteelements 77b zu ermöglichen, weist das Halteelement zumindest
einen im wesentlichen axialer Richtung verlaufenden Schlitz 84b auf. Im Endmontagezustand,
der in Fig. 5 gezeigt ist, befindet das Sicherungselement 83b in der dargestellten
Stellung, wobei ein am Halteelement 77b ausgebildeter
Ringwulst
85b in eine entsprechende, am Sicherungselement 83b vorgesehene ringförmige Ausnehmung
86b eingerastet ist.
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Fig. 6 zeigt eine andere Ausführungsform der Erfindung, bei der in
einer Bohrung 65c eine umlaufende konische Ausnehmung 78c vorgesehen ist, in der
sich ein ringförmiges Halteelement 77c abstützt, wobei das Halteelement 77c bei
dieser Ausführungsform am Außenumfang des Bauteiles 67c angeformt ist. Das Sicherungselement
83c weist bei dieser Ausführungsform am Außenumfang Rillen 86c auf, auf denen ein
am Sicherungselement 83c ausgebildeter Ringwulst 85c aufliegt. Durch die Rillen
86c wird die Ausziehkraft erhöht, die erforderlich ist, um das Sicherungselement
83c aus seiner in Fig. 6 dargestellten Stellung wieder zu entfernen, wodurch das
Sicherungselement 83c sicher in dieser Stellung gehalten wird.
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Eine vierte Ausführungsform der Erfindung ist in den Fig. 7 und 8
dargestellt, wobei die Fig. 7 wiederum den Vormontagezustand und die Fig. 8 den
Endmontagezustand zeigt. In der Bohrung 65d eines Bauteiles 61d sind wiederum zwei
Bauteile 66d, 67d angeordnet, die hier an einem weiteren in der Bohrung angeordneten
Bauteil anliegen, wobei diese Bauteile mit dem Bauteil 61d spielfrei verbunden werden
sollen. Zu diesem Zweck ist die Bohrung 65d mit einer Ringnut 78d versehen, in der
sich ein ringförmiges Halteelement 77d abstützt. Der andere Endabschnitt des Halteelementes
77d ist in einer Ringnut 82d angeordnet, welche im Bereich des Außenumfanges am
Bauteil 67d vorgesehen ist. Der in axialer Richtung mit
zumindest
einem Schlitz 84d versehene Haltering 77d weist in der Vormontagestellung im Längsschnitt
eine Form auf, bei der zwei im wesentlichen geradlinige Abschnitte einen Scheitel
bilden, dessen Durchmesser geringer ist als der Außendurchmesser der beiden Schenkel.
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Durch bleibendes Verformen des Halteelementes 77d mittels eines Werkzeuges
88 nimmt das Halteelement 77d die in Fig. 8 dargestellte Form an, in der sich die
Endabschnitte des Halteelementes 77d in der Ringnut 78d des Bauteiles 61d einerseits
und der Ringnut 82d des Bauteils 67d andererseits abstützen, so daß die Bauteile
spielfrei miteinander verklemmt werden. Das zur Verformung des Halteelementes 77d
zweckmäßig verwendete Werkzeug 88 ist in den Fig. 9 und 10 in einer Vorderansicht
und einer Seitenansicht dargestellt. Wie aus diesen Figuren zu sehen ist, weist
das Werkzeug 88 am vorderen Ende einen konischen Bereich 89 auf und ist am Umfang
mit sich axial erstreckenden Vorsprüngen 90 versehen.
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Bezugszeichenliste 1 Hauptzylinder 2 hydraulischer Kraftverstärker
3 Arbeitskammer 4 Gehäuseanschluß 5 Bremskreis 6 Radbremse 7 Radbremse 8 Hauptzylinderkolben
9 Zylinderbohrung 10 Manschettendichtung 11 Druckfeder 12 Feder top 13 Ventilstößel
14 Schließglied 15 Bohrung 16 Raum 17 Gehäuseanschluß 18 Druckleitung 19 -20 Axialbohrung
21 Gehäusebohrung 22 Verstärkerkolben 23 Kolbenstufe 24 Umfangsringraum 25 Druckraum
26
Axialbohrung 27 Schließkolben 28 Ventilschließglied 29 Ventilsitz 30 -Druckfeder
31 Speicherraum 32 Radialbohrung 33 Radialbohrung 34 -35 Bremspedal 36 Steuerkolben
37 Schließglied 38 Druckfeder 47 Leitung 48 Gehäuseanschluß 49 Gehäuseanschluß 50
-51 -52 -53 -54 -55 -56 -57 Gehäuseanschluß 58 Leitung 59 Radbremse 60 Radbremse
61 Kolbenbauteil 61a Bauteil 61b Bauteil 61c Bauteil 61d Bauteil
62
Dichtung 63 Dichtung 64 Dichtung 65 Bohrung 65a Bohrung 65b Bohrung 65c Bohrung
65d Bohrung 66 Kolbenbauteil 66a Bauteil 66b Bauteil 66c Bauteil 66d Bauteil 67
Kolbenbauteil 67a Bauteil 67b Bauteil 67c Bauteil 67d Bauteil 68 Schulter 69 Dichtung
70 Stufe 71 Endabschnitt 72 Hohlraum 73 Bohrung 74 -75 Bohrung 76 Anordnung 77 Halteelement
77a Halteelement 77b Halteelement 77c Halteelement 77d Halteelement
78a
konische Ausnehmung 78b Ringnut 78c konische Ausnehmung 78d Ringnut 79a konischer
Endabschnitt 80 -81 Ringraum 82b Ringnut 82d Ringnut 83b Sicherungselement 83c Sicherungselement
84b Schlitz 84d Schlitz 85b Ringwulst 85c Ringwulst 86b ringförmige Ausnehmung 86c
Rillen 88 Werkzeuge 89 konischer Endabschnitt 90 Vorsprung
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