BREMSGERÄT MIT EINER ELASTISCHEN SCHUTZVORRICHTUNG UND VERFAHREN ZUR MONTAGE EINER SCHUTZVORRICHTUNG

Die Erfindung betrifft ein Bremsgerät für eine hydraulische Kraftfahrzeugbremsanlage nach dem Oberbegriff des Anspruchs.

Die meisten Bremsgeräte für Kraftfahrzeuge werden mit einem Betätigungsglied betätigt, insbesondere einer Kolbenstange, welche in das Bremsgerät eintaucht und darin an einen Kolben gekoppelt ist. Eine solche Schnittstelle muss dabei sorgfältig von der Umgebung isoliert werden, damit kein Schmutz, Feuchtigkeit oder Staub sich darin ablagern oder in das Bremsgerät eindringen und die Funktion beeinträchtigen. Weil Betätigungsgliede wie Kolbenstangen bei Betätigung nicht nur rein translatorisch bewegt, sondern gleichzeitig leicht verschwenkt werden sind Gleitdichtungen zur Abdichtung solcher Schnittstellen wenig geeignet, zudem stellen derartige Dichtelemente besonders hohe Anforderungen an die Oberflächengüte des Betätigungsglieds.

In der Praxis hat sich daher etabliert, schlauchartige axial komprimierbare elastische Schutzvorrichtungen zu verwenden, welche mit einem Ende an dem Bremsgerätgehäuse und einem anderen Ende an dem Betätigungsglied befestigt werden. Damit eine solche Schutzvorrichtung eine ausreichende Flexibilität aufweist, ist es bekannt, diese mit einem Faltenbalgabschnitt zu versehen.

Für ein gattungsgemäßes Bremsgerät wird beispielhaft auf WO 2018/054619 A1 verwiesen.

Montage von solchen dünnwandigen elastischen Schutzvorrichtungen stellt aufgrund ihrer Flexibilität jedoch eine Herausforderung dar. Beim Aufbringen einer axial gerichteten Kraft bei Montage der Schutzvorrichtung wird ihr Verformungsverhalten bereits durch kleinste Abweichungen der Ausgangskonfiguration (Winkel, Maßhaltigkeit, Reibkoeffizient, etc.) signifikant beeinflusst und ist daher kaum prognostizierbar. Ein solches Verhalten steht einer erstrebenswerten Automatisierbarkeit entgegen. Zur Sicherstellung einer ordnungsgemäßen Montage muss diese daher manuell durchgeführt werden. Eine manuelle Operation bzw. ein Handarbeitsschritt benötigt jedoch viel Zeit, erfordert zusätzliche Kontrollmaßnahmen zur Vermeidung der Ergebnisvariation und bedingt daher vergleichsweise hohe Montagekosten.

Es stellt sich somit die Aufgabe, eine Lösung vorzuschlagen, um die Montierbarkeit einer gattungsgemäßen Schutzvorrichtung zu verbessern und insbesondere eine automatisierbare Montage realisieren zu können.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Bremsgerät mit der Merkmalskombination nach Anspruch 1 gelöst. Unteransprüche geben weitere vorteilhafte Ausführungen und Weiterbildungen der Erfindung an.

Die Erfindung sieht vor, dass in der Schutzvorrichtung wenigstens ein Stützmittel integriert wird, welches die axiale Komprimierung des Faltenbalgbereichs gezielt reduziert und auf ein definiertes Maß beschränkt. Dadurch wird die Schutzvorrichtung bei einem definierten Komprimierungsmaß stabilisiert und durch das Stützmittel wird es möglich, die Montagekraft durch die Schutzvorrichtung von einem bis zum anderen ihrer axialen Enden zu übertragen. Das Verformungsverhalten der Schutzvorrichtung wird berechenbar und.

Mit weiteren nachfolgend beschrieben Maßnahmen wird zudem die Konstruktion der Schnittstelle zum Bremsgerätgehäuse optimiert und eine selbsttätige Fixierbarkeit realisiert.

Dadurch wird eine vollautomatisierbare Montage der Schutzvorrichtung ermöglicht, durch welche ihrerseits mit einer einer erhöhten Taktfrequenz eine gleichwertige, reproduzierbare Ausführbarkeit des Montageschritts bei Serienherstellung des Bremsgeräts ermöglicht wird. Kontrollmaßnahmen können dadurch ohne Sicherheitsverlust reduziert und Herstellkosten gesenkt werden. Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels. Nachstehend zeigten:

Fig.1 ein gattungsgemäßes Bremsgerät mit einer bekannten nachteiligen Schutzvorrichtung.

Fig.2 eine Ausführungsform einer verbesserten Schutzvorrichtung im montierten unbetätigten Zustand im Axialschnitt.

Fig.3 ein Querschnitt durch die Außenfalte der Schutzvorrichtung gemäß Fig. 2.

Fig.4 vergrößerte Ansicht einer Falte des Faltenbalgabschnitts in einem entspannten (a) und einem axial komprimierten (b) Zustand.

Fig.5 Schutzvorrichtung bei Montage mit einem Montagewerkzeug.

Fig.6 vergrößerte Darstellung der Schnittstelle zwischen der Schutzvorrichtung und dem Bremsgerätgehäuse im Axialschnitt.

Fig.7 Blick auf Versteifungsrippen des Befestigungsabschnitts der Schutzvorrichtung in einer räumlichen Außenansicht.

Fig.1

Ein beispielhaft dargestelltes bekanntes gattungsgemäßes Bremsgerät 1 weist ein Bremsgerätgehäuse 2 mit einem darin angeordneten, durch ein Betätigungsglied 4 in Betätigungsrichtung B betätigbaren Kolben 24 auf. Das Betätigungsglied 4 seinerseits kann beispielsweise durch ein daran gekoppeltes, hier nicht gezeigtes Bremspedal oder einen Aktuator betätigt sein. Zwischen dem Bremsgerätgehäuse 2 und dem Betätigungsglied 4 ist eine Schraubenfeder 17 eingespannt, welche als eine Rückstellfeder fungiert und das Betätigungsglied 4 zusammen mit dem Kolben 24 nach Beendigung eines Bremsvorgangs in deren ursprüngliche unbetätigte Ausgangslage in Löserichtung L zurückversetzt.

Eine am Bremsgerätgehäuse 2 befestigte dünnwandige Schutzvorrichtung 3 ist aus einem elastischen Werkstoff hergestellt und umhüllt einen Abschnitt des Betätigungsglieds 4 zusammen mit der Schraubenfeder 17 und dient als eine Barriere gegen Schmutzpartikel in der Umgebung des Bremsgeräts 1. Dadurch wird verhindert, dass beispielsweise Schmutz und Staub an die Schnittstelle zwischen dem Betätigungsglied 4 und dem Bremsgerät 1 oder unmittelbar in das Bremsgerät 1 Eindringen und seine Funktion beeinträchtigen.

Die Schutzvorrichtung 3 muss bei Betätigung des Betätigungsglieds 4 axial komprimierbar sein und verfügt hierfür über einen Faltenbalgabschnitt 5.

Die hier dargestellte bekannte Schutzvorrichtung 3 ist an beiden Enden in im Wesentlichen rechteckig ausgebildete radiale Nuten 21 , 21 ' mit jeweils korrespondierend geformten Endprofilen eingeschnappt und dadurch axial formschlüssig fixiert. Um ein Abrutschen der Schutzvorrichtung 3 vom Betätigungsglied 4 bei Betrieb des Bremsgeräts 1 zu verhindern, ist diese zusätzlich mit einem radial außen eingesetzten Versteifungsring 22 ausgestattet. Die Montage einer solchen Schutzvorrichtung 3 am Bremsgerät 1 kann nur manuell erfolgen.

Fig.2

In der Fig.2 ist eine Ausführungsform einer erfindungsgemäß verbesserten Schutzvorrichtung 3 in einem montierten Zustand im Axialschnitt dargestellt.

Schutzvorrichtung 3 ist im Wesentlichen dünnwandig aus einem elastischen Werkstoff, vorzugsweise einem Elastomer wie beispielsweise EPDM hergestellt.

Der Faltenbalgabschnitt 5 weist mehrere in axiale Richtung jeweils alternierend angeordneten Aussenfalten 7 und Innenfalten 8 auf, welche als Rundfalten ausgebildet sind. Hierbei ist es unerheblich, ob der Rundungsradius konstant oder variabel ausgeführt ist. Die Aussenfalten 7 und Innenfalten 8 sind durch im Querschnitt im Wesentlichen gerade ausgebildete Flanken 6 verbunden.

Innenseitig an den Flanken 6 sind massive Axialvorsprünge 10 beziehungsweise Verdickungen angeformt. Die Gesamtheit aller Axialvorsprünge bildet ein Stützmittel 9, welches den Hub beziehungsweise den axialen Komprimierungsgrad des Faltenbalgabschnitts 5 gezielt auf ein gewünschtes Maß verkürzt.

Die Wirkungsweise des Stützmittels 9 wird nachfolgend, insbesondere in der Fig. 4 genauer erläutert. Das Stützmittel 9 kann innerhalb der Erfindung anstatt wie dargestellt innenseitig, auch an der Außenseite des Faltenbalgabschnitts 5 ausgebildet sein. Die Außenseite ist jedoch anfälliger für Schmutzablagerungen, welche tendenziell eine korrekte Funktionsweise des Stützmittels 9 beeinträchtigen könnten

An ihrem dem Bremsgerätgehäuse 2 zugewandten Ende ist an der Schutzvorrichtung 3 ein Befestigungsabschnitt 11 ausgebildet, mit dem die Schutzvorrichtung 3 an einem korrespondierenden Befestigungsstutzen 12 des Bremsgerätgehäuses 2 unter Bildung eines axialen Hinterschnitts 13 fixiert ist.

Die Wirkungsweise des Befestigungsabschnitts 11 wird nachfolgend, insbesondere in der Fig. 6 genauer erläutert.

An ihrem dem Bremsgerätgehäuse 2 entgegengesetzten Ende der Schutzvorrichtung 3 ist eine gesonderte Stützscheibe 18 befestigt. Die Stützscheibe 18 ist aus einem stabilen Werkstoff, beispielsweise Stahlblech oder einem faserverstärkten Kunststoff hergestellt und dient zum einen als ein Federtopf beziehungsweise Widerlager für die innenliegende Rückstellfeder 12. Hierbei stützt sich die Stützscheibe 18 in Löserichtung L an einem Anschlag 23 am Betätigungsglied 4 ab. Für eine dauerhaft stabile Verbindung wird die Stützscheibe 18 vorzugsweise zumindest abschnittsweise mit dem elastischen Werkstoff der Schutzvorrichtung 3 formschlüssig umspritzt beziehungsweise darin eingebettet.

Fig.3

Fig. 3 zeigt den Faltenbalgabschnitt 5 gemäß Fig.2 in einem Querschnitt durch die Außenfalte 7. Das Stützmittel 9 ist hier in Form von mehreren segmentartig in Umfangsrichtung zueinander beanstandet an der Innenseite der Flanke 6 ausgebildeten blockartigen Axialvorsprüngen 10,10', 10“,... gestaltet.

In weiteren, hier nicht gezeigten Ausführungsformen kann das Stützmittel 9 anstatt wie vorstehend beschreiben mit vielen kurzen blockartigen Axialvorsprüngen kleinsegmentiert ausgebildet, nur wenige in Umfangsrichtung wulstartig verlängert gestalteten Axialvorsprünge aufweisen oder es kann ein einzelner Axialvorsprung 10 als eine umlaufende Wulst geformt sein. Fig.4

Fig.4 zeigt den Faltenbalgabschnitt 5 im Querschnitt im Bereich einer einzelnen Falte in einer unbetätigten Ausgangslage gemäß Fig.2 (Ansicht a) und einer komprimierten Stellung gemäß Fig.5 (Ansicht b).

Gegenüberliegend an zueinander gerichteten Seiten benachbarter Flanken 6,6' sind jeweils Axialvorsprünge 10,10' ausgebildet. Beim Komprimieren des Faltenbalgabschnitts 5 wird ein Ender der Schutzvorrichtung 3 mit eine Eingangskraft belastet. Dabei biegt sich die Falte 7, bis die Axialvorsprünge 10, 10' aneinanderstoßen. Hierdurch wird weitere axiale Komprimierung des Faltenbalgabschnitts 5 unterbunden und die Eingangskraft über die Wandung der Schutzvorrichtung 3 an das andere Ende weitergeleitet. Hierbei bleibt die Wandung im Bereich der Falte dünn und flexibel.

Gegenüber einer einfachen allgemeinen Erhöhung der Wandstärke der Schutzvorrichtung 1 ergeben sich durch den beschriebenen erfindungsgemäßen Aufbau mehrere Vorteile. Zum einen erzeugt der Faltenbalgabschnitt 5 bei einer regulären Betätigung einen geringen Widerstand. Zum anderen wird die Dauerhaltbarkeit der Schutzvorrichtung 3 verbessert, denn bei einer Erhöhung der Wandstärke im Bereich einer Falte 7,8 wäre das Werkstoff bei Biegung wesentlich stärkeren Belastungen auf Dehnung und Quetschung ausgesetzt, was auf Dauer zu einer Rissbildung und Funktionsversagen führen könnte.

Fig.5

Fig.5 zeigt einen automatisierbaren Montagevorgang der Schutzvorrichtung 3 am Bremsgerätgehäuse 3 mithilfe eines gesonderten Montagewerkzeugs 19.

Hierfür wird die Schraubenfeder 17 in die Schutzvorrichtung 3 reingeschoben und die Schutzvorrichtung 3 mit ihrem Befestigungsabschnitt 11 an dem Befestigungsstutzen des Bremsgerätgehäuses 2 angelegt, so dass die Schraubenfeder 17 ebenfalls an ihrem bremsgerätgehäuseseitigen Sitz positioniert wird. An dem gegenüberliegenden Ende der Schutzvorrichtung 3 wird ein Montagewerkzeug 19 angelegt. Hierfür wird eine selbstzentrierungsoptimiert konisch ausgebildete Werkzeugspitze des Montagewerkzeugs 19 in die mittige Öffnung der Stützscheibe 18 eingeführt, welche im Betrieb mit dem Betätigungsglied 4 durchgegriffen wird.

Anschließend wird das Montagewerkzeugs 19 mit einer Montagekraft F linear in Richtung Bremsgerätgehäuse 2 geschoben. Die Montagekraft F wird über die Stützscheibe 18 zunächst in die Schraubenfeder 17 eingeleitet, sodass diese zusammen mit dem Faltenbalgabschnitt 5 komprimiert werden. Nach einer definierten Strecke aktiviert sich das Stützmittel 9, indem die einzelnen Axialvorsprünge 10,10' aneinanderstoßen und weitere axiale Komprimierung des Faltenbalgabschnitts 5 dadurch verhindern. Die Montagekraft F wird danach in die Wandung der Schutzvorrichtung 3 und das Stützmittel 9 eingeleitet und zum Befestigungsabschnitt 11 übertragen, welcher dadurch über den Befestigungsstutzen 12 geschoben wird und darauf einrastet.

Ein in der Realität durch Kompression der Schraubenfeder 17 und des Faltenbalgabschnitts 5 sowie Reibung und weitere Einflüsse entstehender Kraftverlust der Montagekraft F wird hier zur Vereinfachung der Erläuterung nicht beachtet, müsste jedoch in der Praxis bei Auslegung der Montagevorrichtung selbstverständlich berücksichtigt werden.

Anschließend wird Das Montagewerkzeug 19 in seine Ausgangslage bewegt beziehungsweise entfernt. Hierbei muss sichergestellt werden, dass die Schraubenfeder 17 beim Entspannen die Schutzvorrichtung 3 nicht vom Befestigungsstutzen 12 abreißt. Wenn in der Praxis, bei einer definierten Ausführung, die Haltekraft am Befestigungsstutzen 12 allein hierzu nicht ausreicht, kann das stützscheibenseitige Ende der Schutzvorrichtung 3 gegebenenfalls in einem definierten reduzierten Abstand zum Bremsgerätgehäuse 2 mit einem geeigneten Mittel, beispielsweise einem externen Anschlag, festgehalten werden. Das Festhalten muss solange aufrechterhalten bleiben, bis das Betätigungsglied 4 montiert und in dem Bremsgerät 1 fixiert wird.

In einer weiteren nicht gezeigten Ausführungsform kann das Stützmittel 9, beispielsweise durch eine definierte Auslegung der Höhe der Axialvorsprünge, derart gezielt dimensioniert werden, dass auf ein gesondertes Montagewerkzeug 19 verzichtet werden kann und die Schutzvorrichtung 3 unmittelbar durch das Betätigungsglied 4 montiert wird. Die Montagekraft F wird dabei aus dem Betätigungsglied 4 in die Stützscheibe 18 eingeleitet, beispielsweise bei seiner erstmaligen Betätigung.

Innerhalb der Erfindung kann die Schutzvorrichtung 3 zusammen mit der Stützscheibe 18, der Schraubenfeder 17 und dem Betätigungsglied 4 ein vormontierter Verbund angeboten werden, welcher dann vollautomatisiert in einem einzigen Montageschritt durch einen einfache lineare Schubbewegung in Richtung Bremsgerätgehäuse 2 endmontiert wird. Dabei werden zugleich das Betätigungsglied 4 in dem Kolben und die Schutzvorrichtung 3 auf dem Befestigungsstutzen 12 eingerastet. Zu diesem Zweck müssen die Schraubenfeder 17 und das Betätigungsglied 4 an der Stützscheibe 18 fixiert werden. Dies kann beispielsweise durch übliche Fixiermittel wie eine Rastverbindung, Federringe, Sprengringe und Dergleichen realisiert werden.

Fig.6

Fig. 6 zeigt vergrößert die besondere Gestaltung des Befestigungsabschnitts 11 der Schutzvorrichtung 13, welche bei Montage eine Selbstzentrierung und Selbstverrastung am Befestigungsstutzen 12 des Bremsgerätgehäuses 2 begünstigt und dadurch die Automatisierbarkeit der Montageoperation vereinfacht.

Die axiale Fixierung erfolgt durch einen Hinterschnitt 13. Zur Bildung des Hinterschnitts 13 wird ein am Befestigungsabschnitt 11 ausgebildeter Radialvorsprung 15 in eine am Befestigungsstutzen 12 ausgebildete um laufende radiale Vertiefung 14 eingeführt. Der Radialvorsprung 15 kann innerhalb der Erfindung sowohl als eine Art um laufender Kragen als auch in Form von mehreren, in Umfangsrichtung zueinander beabstandeten Rastzähnen gestaltet sein. Eine umgekehrte Gestaltung des Hinterschnitts 13, mit dem Radialvorsprung am Befestigungsstuten 12 und radialen Vertiefung am Befestigungsabschnitt 11 bleibt innerhalb der Erfindung ebenfalls zulässig.

Der Befestigungsabschnitt 11 ist in radiale Richtung elastisch und mit einem geringeren Durchmesser als der Befestigungsstuten 12 ausgebildet, wodurch es durch Wirkung der axial gerichteten Montagekraft F unter radialer Dehnung über den Befestigungsstutzen 12 in axiale Richtung geschoben und gleichzeitig radial gespannt wird, bis Radialvorsprung 15 in der radiale Vertiefung 14 eingerastet. Die aufgebaute radiale Spannkraft unterstützt dabei die Haftung der Schutzvorrichtung 3 am Befestigung stutzen 12 sowohl in axiale als auch in Umfangsrichtung, dient somit auch als eine Art Verdrehsicherung.

Für eine verbesserte Selbstzentrierung und ein verbessertes Abgleiten der Schutzvorrichtung 3 bei Montage verjüngt sich der Befestigungsstutzen 12 an seinem radialen Außenrand und bildet dort einen Montagekonus 20 aus.

Der Befestigungsabschnitt 11 ist zum gleichen Zweck in Richtung Bremsgerätgehäuse 2 trichterförmig verbreitet gestaltet und bildet dadurch eine Anlaufschräge aus.

Vorzugsweise sollte die axiale Länge des Befestigungsabschnitts 11 größer als ein größter Windungsabstand der Schraubenfeder 17 ausgelegt werden. Dadurch wird sichergestellt, dass die Schutzvorrichtung 3 bei Montage zuverlässig an der Schraubenfeder 17 abgleitet und sich nicht zwischen einzelnen Windungen verhakt.

Fig.7

Fig. 7 zeigt einen Bereich des Befestigungsabschnitts 11 der bevorzugten Ausführungsform gemäß vorstehender Beschreibung in einer räumlichen Außenansicht. Am radialen Außenumfang des Befestigungsabschnitts 11 sind mehrere in Umfangsrichtung zueinander beanstandet angeordnete Versteifungsrippen 16 ausgebildet.

Diese erhöhen die axiale Steifigkeit des Befestigungsabschnitts 11 unter Beibehaltung einer montagefreundlichen niedrigen radialen Steifigkeit und stellen sicher, dass die Befestigungsabschnitt 11 sich bei Montage beim Aufschieben auf den Befestigungsstutzen 12 nicht axial komprimiert und eine ordnungsgemäße Fixierung der Schutzvorrichtung 3 am Bremsgerätgehäuse 2 dadurch verhindert.

Bei Verwendung von Schmiermitteln zur Verbesserung von Gleiteigenschaften im Kontaktbereich zwischen dem Befestigungsabschnitt 11 und dem Befestigungsstuten 12 wäre es innerhalb der Findung auch vorstellbar, auf die Versteifungsrippen 16 zu verzichten.

Bezugszeichen

1 Bremsgerät

2 Bremsgerätgehäuse

3 Schutzvorrichtung

4 Betätigungsglied

5 Faltenbalgabschnitt

6 Flanke

7 Aussenfalten

8 Innenfalte

9 Stützmittel

10 Axialvorsprung

11 Befestigungsabschnitt

12 Befestigungsstutzen

13 Hinterschnitt

14 Vertiefung

15 Radialvorsprung

16 Versteifungsrippe

17 Schraubenfeder

18 Stützscheibe

19 Montagewerkzeug

20 Montagekonus

21 Nut

22 Versteifungsring

23 Anschlag

B Betätigungsrichtung

F Montagekraft

L Löserichtung