DE102006037819A1

DE102006037819A1 - Druckspeicher für ein Hydrauliksystem

Info

Publication number: DE102006037819A1
Application number: DE200610037819
Authority: DE
Inventors: Klaus Dr. Webers; Markus Wenning; Imre Nagy
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2006-08-12
Filing date: 2006-08-12
Publication date: 2008-02-14

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Druckspeicher für ein Hydrauliksystem mit einem in einem Zylinder geführten Kolben, der im Bedarfsfall unter Einwirkung eines Kraftspeicherelements Hydraulikmedium aus dem Zylinder in das Hydrauliksystem verdrängt, und wobei ein die Bewegung des Kolbens begrenzender mechanischer Endanschlag vorgesehen ist. Es ist eine Anordnung vorgesehen, welche die Bewegung des Kolbens kurz vor Erreichen des oder eines Endanschlags durch Kompression von Hydraulikmedium abbremst. Vorzugsweise ist der Kolben hierfür auf seiner das Hydraulikmedium verdrängenden Stirnfläche mit einem Vorsprung versehen, der kurz vor Erreichen des Endanschlags in einen Kanal, über den der Innenraum des Zylinders mit dem Hydrauliksystem verbunden ist, eindringt, so dass mit einer weiteren Bewegung des Kolbens in Richtung Endanschlag sich seitlich dieses Vorsprungs befindendes Hydraulikmedium zumindest anteilig im Zylinder komprimiert wird.

Description

Die Erfindung betrifft einen Druckspeicher für ein Hydrauliksystem mit einem in einem Zylinder geführten Kolben, der im Bedarfsfall unter Einwirkung eines Kraftspeicherelements Hydraulikmedium aus dem Zylinder in das Hydrauliksystem verdrängt und wobei ein die Bewegung des Kolbens begrenzender mechanischer Endanschlag vorgesehen ist.
In hydraulischen Systemen kann durch Unterdruck entstehende Gasbildung des Hydraulikmediums Kavitationseffekte hervorrufen, die aufgrund der hierbei plötzlich auftretenden Volumenänderungen Ursache von störenden akustischen Effekten sein können. Es ist bekannt, zur Unterdrückung von Kavitationseffekten in hydraulischen Systemen Druckspeicher einzusetzen, welche bei entstehenden Unterdrücken vorzugsweise federkraftunterstützt in begrenztem Umfang zusätzliches Hydraulikmedium in das Hydrauliksystem einbringen können. Nachteilig bei den bekannten konventionellen Druckspeichern ist das bei der Ausdrückbewegung häufig unkontrollierte Aufschlagen des Kolbens an einem Endanschlag, welches zu störenden (metallischen) Geräuschen führen kann.
Eine Abhilfemaßnahme für diese geschilderte Problematik aufzuzeigen, ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung.
Die Lösung dieser Aufgabe ist für einen Druckspeicher nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 durch eine Anordnung gekennzeichnet, welche die Bewegung des Kolbens kurz vor Erreichen des oder eines Endanschlags durch Kompression von Hydraulikmedium abbremst. Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen sind Inhalt der Unteransprüche.
Vorgeschlagen wird somit eine hydraulische Dämpfung der Bewegung des Kolbens bei Annäherung an seinen Endanschlag. Ausgeführt sein kann diese hydraulische Dämpfung durch Kompression von Hydraulikmedium vorzugsweise durch selbsttätiges Verschließen des Druckspeicher-Auslasskanals vor Erreichen des Endanschlages, vorzugsweise durch einen geeignet angeordneten bspw. stiftförmigen Vorsprung auf der Stirnfläche des Kolbens, die in den Auslass-Kanal bzw. den den Druckspeicher mit dem Hydrauliksystem verbindenden Kanal eindringt und somit den Abfluss von Hydraulikmedium zumindest teilweise blockiert. Hiermit wird vor Erreichen des Endanschlages ein vollständig oder teilweise abgeschlossenes hydraulikbefülltes Volumen im Zylinder des Druckspeichers geschaffen, welches aufgrund der verringerten Kompressibilität stark dämpfende Kräfte gegenüber einer weiteren Kolben-Bewegung und damit verbundenen Volumen-Verringerung aufweist. Bei geeigneter Auslegung einer ggf. vorzusehenden Rest-Leckage (über einen Leckagespalt zwischen dem genannten Vorsprung und der Kanalwand des Auslass-Kanals) kann hiermit das Erreichen des Endanschlages entweder vollständig unterbunden werden oder die Aufprallgeschwindigkeit soweit minimiert werden, dass störende Aufprallgeräusche des Kolbens am Endanschlag, der bspw. durch die Zylinder-Innenwand gebildet sein kann, vermieden werden. Dabei kann der besagte Vorsprung, ggf. auch der Kanal, in Bewegungsrichtung des Kolbens betrachtet einen sich verändernden Querschnitt aufweisen, bspw. also konisch ausgebildet sein, so dass sich der Querschnitt des genannten Leckage-Spalts mit zunehmender Annäherung an den Endanschlag vorzugsweise verringert. Im übrigen kann der mechanische Endanschlag zusätzlich durch ein elastisch verformbares Dämpfungselement abgedämpft sein.
Die beigefügte Prinzipskizze zeigt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel im Schnitt, wobei nur die für das Verständnis der vorliegenden Erfindung erforderlichen Elemente dargestellt sind.
So ist mit der Bezugsziffer 1 ein Zylinder gekennzeichnet, innerhalb dessen ein Kolben 2 in Richtung der Zylinderachse 3 längsverschiebbar geführt ist. An das in der Figur untere Ende des Zylinders 1 schließt sich ein Kanal 4 an, über den der Innenraum 5 des Zylinders 1 (genauer der zwischen dem Kolben 2 und dem Beginn des Kanals 4 liegende Abschnitt 5' des Innenraums) mit einem (nicht gezeigten) Hydrauliksystem verbunden ist. Im Kanal 4 ist ein geeignetes Ventil (ebenfalls nicht gezeigt) vorgesehen, welches üblicherweise geschlossen ist, so dass im Abschnitt 5' des Innenraums 5 des Zylinders 1 Hydraulikmedium unter Druck gespeichert werden kann bzw. wird, da auf die dem Kanal 4 abgewandte Stirnseite des Kolbens 2 ein Kraftspeicherelement 6, hier in Form einer Schrauben-Druckfeder einwirkt. Wenn das genannte im Kanal 4 vorgesehene Ventil offen ist, so wird unter Einwirkung des hier federbelasteten Kolbens 2 Hydraulikmedium aus dem Innenraum-Abschnitt 5' in das genannte Hydrauliksystem verdrängt, insbesondere um dort ansonsten auftretenden Unterdruck zu verhindern.
Selbstverständlich kann sich der Kolben 2 beim Verdrängen von Hydraulikmedium aus dem Zylinder 1 nur über eine begrenzte Strecke bewegen, nämlich bis ein mechanischer Endanschlag 7 erreicht ist, der hier durch die untere Innenwand des Zylinders 1 gebildet ist, an der dann der Kolben 2 mit seiner dem Kanal 4 zugewandten Stirnfläche zum Anliegen kommt. Um ein intensives Anschlagen des Kolbens 1 an der unteren Zylinder-Innenwand (bzw. am Endanschlag 7) zu vermeiden oder um zu verhindern, dass der Kolben 2 überhaupt an dieser Zylinder-Innenwand zum Anliegen kommt, ist eine Anordnung vorgesehen, welche die Bewegung des Kolbens 2 kurz vor Erreichen des Endanschlags 7 durch Kompression von Hydraulikmedium abbremst.
Diese besagte Anordnung ist dadurch gebildet, dass der Kolben 2 auf seiner dem Kanal 4 zugewandten und somit das Hydraulikmedium verdrängenden Stirnfläche mit einem Vorsprung 8 versehen ist, der kurz vor Erreichen des Endanschlags 7 in den Kanal 4 eindringt, so dass mit einer weiteren Bewegung des Kolbens 2 in Richtung Endanschlag 7 sich seitlich dieses Vorsprungs 8 und somit hier in einem den Vorsprung 8 umgebenden Ringraum im Innenraum-Abschnitt 5' befindendes Hydraulikmedium zumindest anteilig im Zylinder 1 (bzw. in diesem Innenraum-Abschnitt 5') komprimiert wird. Ursächlich hierfür ist, dass der Vorsprung 8 den freien Abflussquerschnitt des Kanals 4 erheblich verringert, ggf. sogar diesen Kanal 4 völlig absperrt. Vorzugsweise jedoch ist der hier kreiszylindrische Vorsprung 8 so dimensioniert, dass er mit dem ebenfalls einen Kreisquerschnitt aufweisenden Kanal 4 einen definierten kreisringförmigen Leckagespalt bildet.
Insbesondere für den Fall, dass der genannte Leckagespalt derart dimensioniert ist, dass der Kolben 2 weiterhin, jedoch mit erheblich verringerter Geschwindigkeit am Endanschlag 7 zum Anliegen kommen kann, kann dieser mechanische Endanschlag 7 zusätzlich durch ein elastisch verformbares Dämpfungselement abgedämpft sein. Ein solches hier nicht dargestelltes Dämpfungselement kann bspw. in Form eines O-Rings ausgebildet sein, der in die dem Endanschlag 7 zugewandte Stirnfläche des Kolbens 2 oder in die den Endanschlag 7 bildende untere Innenwand des Zylinders 1 geeignet eingearbeitet ist.
Ein hier vorgeschlagener Druckspeicher für ein Hydrauliksystem zeichnet sich durch eine kostengünstige Unterdrückung bzw. Vermeidung störender metallischer Geräusche aus, wobei durchaus eine Vielzahl von Details abweichend von obigen Erläuterungen gestaltet sein kann, ohne den Inhalt der Patentansprüche zu verlassen.

Claims

Druckspeicher für ein Hydrauliksystem mit einem in einem Zylinder (1) geführten Kolben (2), der im Bedarfsfall unter Einwirkung eines Kraftspeicherelements (6) Hydraulikmedium aus dem Zylinder (1) in das Hydrauliksystem verdrängt und wobei ein die Bewegung des Kolbens (2) begrenzender mechanischer Endanschlag (7) vorgesehen ist, gekennzeichnet durch eine Anordnung, welche die Bewegung des Kolbens (2) kurz vor Erreichen des oder eines Endanschlags (7) durch Kompression von Hydraulikmedium abbremst.
Druckspeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (2) auf seiner das Hydraulikmedium verdrängenden Stirnfläche mit einem Vorsprung (8) versehen ist, der kurz vor Erreichen des Endanschlags (7) in einen Kanal (4), über den der Innenraum (5, 5') des Zylinders (1) mit dem Hydrauliksystem verbunden ist, eindringt, so dass mit einer weiteren Bewegung des Kolbens (2) in Richtung Endanschlag (7) sich seitlich dieses Vorsprungs (8) befindendes Hydraulikmedium zumindest anteilig im Zylinder (1) komprimiert wird.
Druckspeicher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorsprung (8) mit dem Kanal (4) einen definierten Leckagespalt bildet.
Druckspeicher nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mechanische Endanschlag durch ein elastisch verformbares Dämpfungselement abgedämpft ist.