DE10053579A1 - Verfahren zum Befüllen eines Hydraulikenergiespeichers und Hydraulikenergiespeicher - Google Patents

Verfahren zum Befüllen eines Hydraulikenergiespeichers und Hydraulikenergiespeicher

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Abstract

Zum Befüllen eines einen Metallfaltenbalg (20) aufweisenden Hydraulikenergiespeichers (10) einer schlupfgeregelten oder elektrohydraulischen Fahrzeugbremsanlage schlägt die Erfindung vor, einen Flüssigkeitsanschluss (30) des Hydraulikenergiespeichers (10) durch Einfüllen von Druckgas mit niedrigem Druck in einen Druckgasraum (26) des Hydraulikenergiespeichers (10) zu schließen, anschließend Flüssigkeit in einen Flüssigkeitsraum (28) des Hydraulikenergiespeichers (10) einzufüllen und danach Druckgas mit hohem Druck in den Druckgasraum (26) einzufüllen. Das Einfüllen der Flüssigkeit verhindert eine Zerstörung des Metallfaltenbalgs (20) durch den hohen Druck des Druckgases. Zum Befüllen schlägt die Erfindung vor, den Hydraulikenergiespeicher (10) mit einem verschließbaren Füllanschluss (40) für den Druckgasraum (26) und einem verschließbaren Füllanschluss (46) für den Flüssigkeitsraum (28) auszubilden.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Befüllen eines Hydraulikenergiespeichers nach der Gattung des Anspruchs 1, sowie einen Hydraulikenergiespeicher nach der Gattung des Anspruchs 5. Der Hydraulikenergiespeicher ist insbesondere für eine eine Schlupfregeleinrichtung aufweisende, hydraulische Fahrzeugbremsanlage vorgesehen.
Ein derartiger Hydraulikenergiespeicher ist bekannt aus der DE 198 47 325 A1. Der bekannte Hydraulikenergiespeicher weist ein Speichergehäuse auf, das eine Speicherkammer einschließt. Ein bewegliches Trennelement unterteilt die Speicherkammer in einen Druckgasraum und einen Flüssigkeitsraum. Das Trennelement des bekannten Hydraulikenergiespeichers ist ein Metallfaltenbalg. Grundsätzlich ist die Unterteilung der Speicherkammer auch mit anderen, beweglichen Trennelementen, beispielsweise mit einem nicht aus Metall bestehenden Faltenbalg, mit einer Membran oder einem Kolben möglich. Durch Bewegen des Trennelements, worunter auch eine Verformung des Trennelements zu verstehen ist, sind die Volumina des Druckgasraums und des Flüssigkeitsraums gegensinnig veränderbar. Der Flüssigkeitsraum weist einen schließbaren Flüssigkeitsanschluss zum Anschließen des Hydraulikenergie­ speichers an beispielsweise eine hydraulische Fahrzeugbremsanlage auf. Im Druckgasraum enthaltenes Druckgas bildet ein Polster, das durch Einfüllen von Flüssigkeit in den Flüssigkeitsraum komprimierbar ist. Durch die Kompression des Druckgases im Druckgasraum beim Einströmen von Flüssigkeit in den Flüssigkeitsraum erhöht sich der Druck sowohl der Flüssigkeit als auch des Druckgases. Sinkt der Druck der Flüssigkeit im Flüssigkeitsraum, expandiert das Druckgas im Druckgasraum und verdrängt Flüssigkeit aus dem Flüssigkeitsraum. Der Hydraulikenergiespeicher vermag also Flüssigkeit unter Druck aufzunehmen und bei sinkendem Druck wieder abzugeben, wobei beim Einströmen der Flüssigkeit Druckenergie gespeichert und beim Ausströmen der Flüssigkeit wieder abgegeben wird.
Soll der Hydraulikenergiespeicher vor seiner Auslieferung mit Druckgas befüllt werden, tritt das Problem auf, dass der hohe Druck des Druckgases das Trennelement zerstören würde, wenn dieses beispielsweise ein Metallfaltenbalg ist. Es müsste deswegen zuerst Flüssigkeit in den Flüssigraum des Hydraulikenergiespeichers gefüllt werden, die das Trennelement beim Einfüllen des Druckgases abstützt. Dies ist allerdings bei der Verwendung des Hydraulikenergiespeichers in einer hydraulischen, eine Schlupfregeleinrichtung aufweisenden Fahrzeugbremsanlage nicht möglich, da die Fahrzeugbremsanlage vor dem Befüllen mit Bremsflüssigkeit evakuiert werden muss. Bereits vor dem Evakuieren der Fahrzeugbremsanlage in den Flüssigkeitsraum eingefütite Flüssigkeit würde die Evakuierung der Fahrzeugbremsanlage zumindest erschweren, wahrscheinlich allerdings verhindern.
Vorteile der Erfindung
Beim erfindungsgemäßen Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 wird der Flüssigkeitsanschluss des Flüssigkeitsraums des Hydraulikenergiespeichers geschlossen, bevor der Flüssigkeitsraum mit der Flüssigkeit befüllt wird. Danach wird Druckgas mit hohem Druck in den Druckgasraum eingefüllt. Beim Einfüllen des Druckgases stützt die im Flüssigkeitsraum eingeschlossene Flüssigkeit das Trennelement ab, es herrschen auf beiden Seiten des Trennelement näherungsweise Gleichdruck, weswegen das Trennelement nicht oder nur wenig bewegt und/oder verformt und infolgedessen durch den hohen Druck des Druckgases nicht beschädigt oder zerstört wird. Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, dass Druckgas mit hohem Druck als Polster für im Flüssigkeitsraum enthaltene Flüssigkeit in den Druckgasraum eingefüllt werden kann, ohne dass die Gefahr besteht, dass das Trennelement beschädigt oder zerstört wird.
Zum Einfüllen des Druckgases in den Druckgasraum und der Flüssigkeit in den Flüssigkeitsraum weist der Hydraulikenergiespeicher gemäß Anspruch 5 einen verschließbaren Füllanschluss für den Druckgasraum und für den Flüssigkeitsraum auf.
Die Unteransprüche haben vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der in den Ansprüchen 1 und 5 angegebenen Erfindung zum Gegenstand.
Zeichnung
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die einzige Figur zeigt einen erfindungsgemäßen Hydraulikenergiespeicher im Achsschnitt.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
Der in der Zeichnung dargestellte, erfindungsgemäße Hydraulikenergiespeicher 10 weist ein zylindrisches Speichergehäuse 12 auf, das an seinen beiden Stirnseiten mit Stirnwänden 14,16 verschlossen ist. Das Speichergehäuse 12 schließt eine Speicherkammer 18 ein. In der Speicherkammer 18 ist ein Metallfaltenbalg 20 angebracht, der erfindungsgemäße Hydraulikenergiespeicher 10 ist folglich ein Metallfaltenbalgspeicher. Der Metallfaltenbalg 20 weist eine ziehharmonikaförmige, in axialer Richtung elastisch verformbare Umfangs­ wandung 22 auf, die an einem Stirnende mit einem Deckel 24 hermetisch verschlossen ist. Das andere Stirnende der Umfangswandung 22 ist hermetisch dicht mit der einen Stirnwand 14 des Spreichergehäuses 12 verbunden. Der Metallfaltenbalg 20 ist in axialer Richtung federelastisch dehn- und stauchbar. Der Metallfaltenbalg 20 bildet ein durch seine Verformbarkeit bewegliches Trennelement, das die vom Speichergehäuse 12 eingeschlossene Speicherkammer 18 in einen Druckgasraum 26 und einen davon getrennten Flüssigkeitsraum 28 unterteilt. Der Druckgasraum 26 ist ein Innenraum des Metallfaltenbafgs 20, der Flüssigkeitsraum 28 ist ein vom Speichergehäuse 12 umschlossener Raum außerhalb des Metallfaltenbalgs 20. Volumina des Druckgasraums 26 und des Flüssigkeitsraums 28 sind durch axiales Dehnen und Stauchen des Metallfaltenbalgs 20 gegensinnig veränderbar, der Flüssigkeitsraum 28 vergrößert sich beim Verformen des Metallfaltenbalgs 20 in dem Maße, wie sich der Druckgasraum 26 verkleinert und umgekehrt.
Der Flüssigkeitsraum 28 weist einen Flüssigkeitsanschluss 30 auf, der als Bohrung ausgeführt ist, die eine Stirnwand 16 des Speichergehäuses 12 des erfindungsgemäßen Hydraulikenergiespeichers 10 koaxial druchsetzt. Der Flüssigkeitsanschluss 30 befindet sich auf der Seite des Deckels 24 des Metallfaltenbalgs 20. Der Flüssigkeitsanschluss 30 durchsetzt einen Einschraubstutzen 32 des Hydraulikenergiespeichers 10, der einstückig mit der Stirnwand 16 des Speichergehäuses 12 und koaxial zum Speichergehäuse 12 ist. Mit dem Einschraubstutzen 32 ist der Hydraulikenergiespeicher 10 an einem Hydraulikblock 34 an einer im übrigen nicht dargestellten, hydraulischen Fahrzeugbremsanlage befestigt. Durch den Flüssigkeitsanschluss 30 kommuniziert der Flüssigkeitsraum 28 des Hydraulikenergiespeichers 10 mit dem Hydraulikblock 34. Derartige Hydraulikblöcke 34 sind von hydraulischen Fahrzeugbremsanlagen, die beispielsweise eine Schlupfregeleinrichtung aufweisen, oder von elektrohydraulischen Fahrzeugbremsanlagen her bekannt. In den Hydraulikblock 34, von dem in der Zeichnung lediglich ein Bruchstück im Bereich des Anschlusses des Hydraulikenergiespeichers 10 dargestellt ist, sind beispielsweise Magnetventile und Kolbenpumpen eingebaut und hydraulisch miteinander verschaltet. Da derartige, hydraulische Fahrzeugbremsanlagen mit Hydraulikblöcken 34 an sich bekannt und nicht der eigentliche Gegenstand der Erfindung sind, wird an dieser Stelle von deren Erläuterung abgesehen. Der Hydraulikenergiespeicher 10 dient beispielsweise zur Zwischenspeicherung von Bremsflüssigkeit während einer Schlupfregelung oder auch zur Bereitstellung von Bremsflüssigkeit unter Druck (Bremsenergie) zum Bremsen in einer elektro­ hydraulischen Fahrzeugbremsanlage.
Der Flüssigkeitsanschluss 30 des Hydraulikenergiespeichers 10 ist verschließbar: Zum Verschließen des Flüssigkeitsanschlusses 30 ist ein Dichtring 36 in eine Kreisnut 38 auf der Innenseite der Stirnwand 16 des Speichergehäuses 12 eingesetzt. Ein Durchmesser des Dichtrings 36 ist etwas kleiner als ein Durchmesser des Deckels 24 des Metallfaltenbalgs 20. Bei elastischer Dehnung des Metallfaltenbalgs 20 gelangt der Deckel 24 in Anlage an den Dichtring 36 und verschließt auf diese Weise den Flüssigkeitsanschluss 30 dicht. In der Zeichnung ist eine axial gedehnte, den Flüssigkeitsanschluss 30 dicht verschließende Stellung des Metallfaltenbalgs 20 dargestellt. In unverformter Grundstellung ist der Metallfaltenbalg 20 axial kürzer als in der Zeichnung. Der Flüssigkeitsanschluss 30 wird in beschriebener Weise durch Verformung, d. h. durch Bewegen des Metallfaltenbalgs 20 verschlossen.
Der Druckgasraum 26 weist einen Füllanschluss 40 auf, der als Bohrung ausgebildet ist, die koaxial zum Speichergehäuse 12 in dessen dem Deckei 24 des Metallfaltenbalgs 20 ferner Stirnwand 14 angebracht ist. Der Füllanschluss 40 ist mit einer eingepressten Kugel 42 verschlossen, die durch eine umlaufende Verstemmung 44 druckdicht in der den Füllanschluss 40 bildenden Bohrung gehalten ist.
Ebenso wie der Druckgasraum 26 weist der Flüssigkeitsraum 28 einen Füllanschluss 46 auf, der als Bohrung in einer Wandung des Speichergehäuses 12 ausgeführt ist, die durch eine eingepresste Kugel 48 verschlossen und mit Verstemmung 50 druckdicht gehalten ist.
Zum Befüllen des Druckgasraums 26 mit Druckgas, üblicherweise mit Stickstoff, wird vor dem Einpressen der Kugel 42 in den Füllanschluss 40 Druckgas mit niedrigem Druck von beispielsweise 3 bis 4 bar durch den Füllanschluss 40 in den Druckgasraum 26 eingefüllt. Der niedrige Gasdruck wird so hoch gewählt, dass er den Metallfaltenbalg 20 axial so weit dehnt, dass der Deckel 24 des Metallfaltenbalgs 20 am Dichtring 36 anliegt und dadurch den Flüssigkeits­ anschluss 30 dicht verschließt. Der Gasdruck wird so niedrig gewählt, dass er den Metallfaltenbalg 20 nicht zerstört, also insbesondere weder ausbeult noch einreißt.
Anschließend wird Flüssigkeit durch den Füllanschluss 46 in den Flüssigkeitsraum 28 eingefüllt. Bei Verwendung des Hydraulikenergiespeichers 10 in einer hydraulischen Fahrzeugbremsanlage ist die eingefüllte Flüssigkeit Bremsflüssigkeit. Die Flüssigkeit wird vor dem Einpressen der Kugel 48 in den Füllanschluss 46 eingefüllt. Die Flüssigkeit hat einen Druck von beispielsweise 2 bis 3 bar. Da die in den Flüssigkeitsraum 28 eingefüllte Flüssigkeit den Deckel 24 des Metallfaltenbalgs 20 nur auf einer kleinen Kreisringfläche außerhalb des Dichtrings 36 beaufschlagt, wogegen das Druckgas den Deckel 24 auf dessen gesamter Fläche beaufschlagt, ist es nicht zwingend, dass der Druck der eingefüllten Flüssigkeit niedriger als der Gasdruck im Druckgasraum 26 ist.
Nach dem Einfüllen der Flüssigkeit wird Druckgas mit hohem Druck (Vorspanndruck für den Metallfaltenbalg 20) von beispielsweise 90 bar in den Druckgasraum 26 eingefüllt. Die beiden Füllanschlüsse 40, 46 werden durch Einpressen der Kugeln 42, 48 und Anbringen der Verstemmungen 44, 50 druckdicht verschlossen. Der Hydraulikenergiespeicher 10 ist verwendungs­ bereit.
Das Befüllen des Flüssigkeitsraums 18 mit Flüssigkeit vor dem Einfüllen von Druckgas mit hohem Druck in den Druckgasraum 26 ist notwendig um eine Zerstörung des Metallfaltenbalgs 20 zu vermeiden, der Metallfaltenbalg 20 selbst hat keine ausreichend hohe Druckfestigkeit. Die eingefüllte Flüssigkeit stützt den Metallfaltenbalg 20 gegen den hohen Druck des Druckgases ab.
Befüllvorrichtungen zum Einfüllen von Gas oder Flüssigkeit durch die Füllanschlüsse 40, 46, die die Füllanschlüsse 40, 46 nach dem Befüllen durch Einpressen der Kugeln 42, 48 und Anbringung der Verstemmungen 44, 50 verschließen, sind Stand der Technik und sollen, da sie nicht den Gegenstand der Erfindung bilden; an dieser Stelle nicht erläutert werden.
Eine andere Möglichkeit, den Flüssigkeitsanschluss 30 vor dem Einfüllen von Flüssigkeit in den Flüssigkeitsraum 28 zu schließen, ist es, mit einem nicht dargestellten Stift, der durch den Füllanschluss 40 des Gasdruckraums 26 eingeführt wird, den Deckel 24 an den Dichtring 36 zu drücken anstatt Druckgas mit niedrigem Druck in den Druckgasraum 26 einzufüllen. Das sich anschließende Einfüllen der Flüssigkeit in den Flüssigkeitsraum 28 und des Druckgases unter hohem Druck in den Druckgasraum 26 erfolgt in zuvor beschriebener Weise.
Um Gasblasen im Flüssigkeitsraum 28 zu vermeiden wird dieser vorzugsweise vor dem Befüllen mit Flüssigkeit durch den Füllanschluss 46 evakuiert. Mit dem beschriebenen, erfindungsgemäßen Verfahren zum Füllen des Hydraulikenergiespeichers 10 ist es möglich, den Druckgasraum 26 mit Druckgas unter hohem Druck zu befüllen ohne die hydraulischen Fahrzeugbremsanlage mit Bremsflüssigkeit befüllen zu müssen und ohne den Metallfaltbalg 20 durch den hohen Druck des Druckgases zu zerstören. Es ist notwendig, den Hydraulikblock 34 ohne Flüssigkeit (Bremsflüssigkeit) auszuliefern, da dieser erst nach Einbau in ein Kraftfahrzeug zusammen mit der kompletten hydraulischen Fahrzeugbremsanlage mit Bremsflüssigkeit befüllt werden kann. Vor dem Befüllen muß die Fahrzeugbremsanlage einschließlich des Hydraulikblocks 34 evakuiert werden, um Gaseinschlüsse beim anschließenden Einfüllen der Bremsflüssigkeit zu vermeiden. Vor dem Evakuieren der Fahrzeugbremsanlage in den Hydraulikblock 34 gelangte Bremsflüssigkeit würde auch in geringer Menge das Evakuieren behindern und unter Umständen ein vollständiges Evakuieren verhindern, weil die im Hydraulikblock 34 angeordneten Magnetventile teilweise mit kleinen Drosselquerschnitten versehen sind, an denen sich leicht Bremsflüssigkeitstropfen festsetzen können und so den Durchfluss von Luft beim Evakuieren behindern, so dass Restluft in der Fahrzeugbremsanlage verbleibt. Teure Nachentlüftungsverfahren würden notwendig.

Claims (7)

1. Verfahren zum Befüllen eines Hydraulikenergiespeichers, der ein Speichergehäuse aufweist, das eine Speicherkammer einschließt, die durch ein bewegliches Trennelement in einen Druckgasraum und einen Flüssigkeitsraum unterteilt ist, deren Volumina durch bewegen des Trennelements gegensinnig veränderbar sind, wobei der Flüssigkeitsraum einen schließbaren Flüssigkeitsanschluss aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Flüssigkeitsanschluss (30) geschlossen wird, dass anschließend der Flüssigkeitsraum (28) mit Flüssigkeit befüllt wird und dass danach Druckgas mit hohem Druck in den Druckgasraum (26) eingefüllt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Flüssigkeitsraum (28) vor dem Befüllen mit Flüssigkeit evakuiert wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Flüssigkeitsanschluss (30) durch Bewegen des Trennelements (20) schließbar ist und durch Einfüllen von Druckgas mit niedrigem Druck in den Druckgasraum (26) vor dem Einfüllen von Flüssigkeit in den Flüssigkeitsraum (28) geschlossen wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Flüssigkeitsanschluss (30) durch Bewegen des Trennelements (20) schließbar ist und durch mechanisches Bewegen des Trennelements (20) vor dem Einfüllen von Flüssigkeit in den Flüssigkeitsraum (28) geschlossen wird.
5. Hydraulikenergiespeicher, mit einem Speichergehäuse, das eine Speicherkammer aufweist, die durch ein bewegliches Trennelement in einen Druckgasraum und einen Flüssigkeitsraum unterteilt ist, deren Volumina durch Bewegen des Trennelements gegensinnig veränderbar sind, wobei der Flüssigkeitsraum einen schließbaren Flüssigkeitsanschluss aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckgasraum (26) und/oder der Flüssigkeitsraum (28) einen verschließbaren Füllanschluss (40, 46) aufweisen.
6. Hydraulikenergiespeicher nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Flüssigkeitsanschluss (30) durch Bewegen des Trennelements (20) schließbar ist.
7. Hydraulikenergiespeicher nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Trennelement (20) ein Metallfaltenbalg ist.
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