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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Flüssigkeitsbehälter für eine Hydraulikanlage und eine Anordnung eines solchen Flüssigkeitsbehälters in einem Fahrzeug. Der Flüssigkeitsbehälter umfasst eine Öffnung zum Zu- oder Abführen von Hydraulikflüssigkeit und ein Dichtelement, welches die Öffnung flächig abdeckt und welches Druckausgleichsmittel umfasst zum Herstellen eines Druckausgleichs beidseitig des Dichtelements und zum Ermöglichen eines Rücklaufs von durch das Dichtelement ausgetretener Hydraulikflüssigkeit zurück in den Flüssigkeitsbehälter.
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Flüssigkeitsbehälter für Hydraulikanlagen dienen dem Regulieren der Hydraulikflüssigkeit, wenn sich in Abhängigkeit von der Betriebsstellung der Hydraulikanlage unterschiedliche Mengen von Hydraulikflüssigkeit im hydraulischen Wirkkreis befinden. Es sind also Volumenschwankungen durch die Betätigung des Hydrauliksystems auszugleichen.
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Insbesondere bei nicht-stationären Hydraulikanlagen, wie z. B. bei hydraulischen Bremsanlagen in Fahrzeugen, muss dabei berücksichtigt werden, dass sich der Flüssigkeitsspiegel der Hydraulikflüssigkeit im Flüssigkeitszylinder durch Schräglagen oder plötzliche Beschleunigungen abrupt ändern kann. So kann die Hydraulikflüssigkeit unkontrolliert hin- und herschwappen, wodurch sich einerseits der Druck in der hydraulikanlage ändern kann, andererseits Hydraulikflüssigkeit bis zur Funktionseinschränkung der Hydraulikanlage aus der Zufuhröffnung im Flüssigkeitsbehälter austreten und verloren gehen kann. Diese Problematik ist besonders für Fahrzeuge zu beachten, die für Schlechtwegefahrten (sogenannter Off-Road-Bereich) konzipiert werden.
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Aus diesem Grunde werden die Öffnungen der Flüssigkeitsbehälter solcher Hydraulikanlagen mit einem Dichtelement, z. B. einer Membran, abgedichtet, um das Austreten von Hydraulikflüssigkeit in Grenzen zu halten. Die Dichtmittel müssen dabei andererseits über Druckausgleichsmittel verfügen, um einen Druckausgleich zwischen dem Innern des Flüssigkeitsbehälters und der Atmosphäre zu ermöglichen. So wird der Flüssigkeitsbehälter während eines Bremsvorgangs kurzzeitig be- und entlüftet. Ferner müssen die Druckausgleichsmittel schnelle, zumeist kleinere Volumenänderungen der Hydraulikflüssigkeit im Flüssigkeitsbehälter, z. B. durch Verlust von Hydraulikflüssigkeit oder Temperaturänderungen, ausgleichen.
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In der
DE 31 05 964 A1 wird ein Druckfluid-Speicherbehälter für einen Druckzylinder beschrieben, bei dem zwischen dem Fluidreservoir und dem Deckel eine flexible Membran angeordnet ist.
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Die
US 4 542 624 beschreibt eine Diaphragma-Anordnung für einen Zylinder mit einem Flüssigkeitsreservoir. Das Diaphragma ist aus einem elastischen Material gebildet und kann je nach Druckunterschied zwischen Reservoir und Umgebung stufenförmig einknicken. Dabei sind entsprechende Markierungen auf der Unterseite vorgesehen, die beim stufenförmigen Einknicken in eine horizontale Ausrichtung sichtbar werden, sodass Grenzzustände anzeigbar sind.
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In den obengenannten Druckschriften ist die Membran geschlossen, sodass ein Austreten der Hydraulikflüssigkeit komplett verhindert wird. Diese Lösungen können aber nur für relativ kleine Ausgleichsvolumina angewandt werden, wie dies z. B. im Motorradbau der Fall ist.
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Die
US 4 987 740 beschreibt ein Belüftungsdiaphragma für ein Flüssigkeitsbehälter, insbesondere für Bremszylinder in einem Fahrzeug. Um eine Belüftung und einen Druckausgleich bereitzustellen, ist ein Ventil im Diaphragma vorgesehen, welches so ausgestaltet ist, dass es bei hohem Innendruck im Flüssigkeitsbehälter an den oberen Deckel des Bremszylinders gedrückt wird, wodurch sich die Membran lokal um das Ventil verformt und dieses so öffnet.
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In der
US 5 025 628 ist eine Zylinderanordnung mit einem Belüftungsdiaphragma beschrieben, das einen Omega-förmigen Schlitz aufweist, der einen Druckausgleich in beide Richtungen ermöglicht.
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Nachteilig an diesen Lösungen ist, das einmal aus dem Flüssigkeitsbehälter ausgetretene Hydraulikflüssigkeit nur schwierig und in geringen Mengen wieder in den Flüssigkeitsbehälter zurückführen lässt.
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In der
DE 10 2005 054 751 A1 wird ein Druckmittelbehälter insbesondere für hydraulische Kraftfahrzeugbremsanlagen beschrieben. Zwischen dem Deckel des Druckmittelbehälters und der Druckmittelkammer ist ein aus mehreren konzentrisch umlaufenden Wandelementen bestehendes Dichtungselement mit Durchlässen angeordnet. Die Durchlässe sollen einen Druckausgleich zwischen der Druckmittelkammer nach außen ermöglichen. Ein innerer konzentrischer Abschnitt des Dichtungselements kann dabei konisch ausgebildet sein, wobei die Durchlässe am tiefer gelegenen Rand dieses konzentrischen Abschnitts liegen. Dadurch kann ausgetretenes Druckmittel am konisch ausgebildeten Abschnitt nach unten fließen Und durch die Öffnungen wieder in die Druckmittelkammer zurückgelangen.
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In der
EP 2040966 B1 ist ein mit einer Membran abgedeckter Behälter für eine hydraulische Kraftfahrzeugbremse beschrieben, bei dem eine Flüssigkeitsrückführung von ausgetretener Flüssigkeit in das Flüssigkeitsreservoir vorgesehen ist. Die Membran umfasst mehrer Löcher, über die die Flüssigkeit bei einem Druckanstieg im Reservoir in den Zwischenraum zwischen Reservoir und Deckel austreten kann, wobei sich eine Flüssigkeitsblase bildet. Beim Erreichen einer kritischen Oberflächenspannung platzt die Blase und die Flüssigkeit kann anschließend wieder in das Reservoir zurückfließen.
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Flüssigkeitsbehälter der eingangs genannten Art bereitzustellen, welcher beim Betreib der Hydraulikanlage unter verschiednen Neigewinkeln und/oder bei plötzlich auftretenden Beschleunigungen einerseits das Austreten von Hydraulikflüssigkeit aus dem Flüssigkeitsbehälter reduziert, andererseits eine möglichst gute Rückführung von aus dem Flüssigkeitsbehälter ausgetretener Hydraulikflüssigkeit in den Flüssigkeitsbehälter zurück ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Flüssigkeitsbehälter mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie einer Anordnung eines solchen Flüssigkeitsbehälters in einem Fahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 7 gelöst. Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
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Der erfindungsgemäße Flüssigkeitsbehälter ist dadurch gekennzeichnet, dass die Druckausgleichmittel ein erstes und ein zweites unidirektionales Ventil umfassen, welche eine entgegengesetzte Wirkrichtung in Bezug zum Durchtritt durch das Dichtelement hindurch aufweisen und räumlich getrennt voneinander im Dichtelement angeordnet sind. Durch die Trennung der Eingangs- und Ausgangsrichtung der Druckausgleichsmittel durch das Dichtelement hindurch kann berücksichtigt werden, dass für die jeweilige Wirkrichtung unterschiedliche Bedingungen bevorzugt sind. Während die Ausgangsrichtung aus dem Flüssigkeitsbehälter hinaus den Durchtritt von Hydraulikflüssigkeit verhindern bzw. erschweren soll, gilt für die Eingangsrichtung in den Flüssigkeitsbehälter hinein das Gegenteil. Ausgetretene Hydraulikflüssigkeit soll so schnell und so gut wie möglich wieder in den Flüssigkeitsbehälter zurückgelangen. Durch die Trennung der Eingangs- und Ausgangsrichtung der Druckausgleichsmittel in zwei unidirektionale, entgegengerichtete Ventile können diese für die jeweilige Funktionalität an der optimalen Position auf dem Dichtelement angeordnet werden.
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Das Dichtelement deckt den Öffnungsquerschnitt der Öffnung des Flüssigkeitsbehälters flächig ab, muss dabei aber selber nicht unbedingt flächig im Sinne von planar ausgebildet sein. Das Dichtelement kann insbesondere eine gewundene Struktur umfassen, die beispielsweise durch senkrecht zur Öffnung verlaufende Einstülpungen gebildet wird. Das Dichtelement deckt dabei insbesondere die Öffnung entlang dem Öffnungsrand flüssigkeitsdicht ab, sodass Hydraulikflüssigkeit – falls dies erforderlich ist – quasi nur über die unidirektionalen Ventile austreten und wieder eintreten kann.
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Vorteilhafterweise ist das Dichtelement wenigstens teilweise senkrecht zum Öffnungsquerschnitt beweglich. Dies hat den Vorteil, dass das Luftvolumen zwischen der Hydraulikflüssigkeit und dem Dichtelement veränderbar ist und somit ein Druckausgleich zunächst ohne Be- oder Entlüftung durch die Ventile erreicht werden kann. Damit erfolgt erst ein verzögerter Einsatz des Entlüftens bei einer Druckzunahme im Flüssigkeitsbehälter, wodurch der Austritt von Hydraulikflüssigkeit aus dem Flüssigkeitsbehälter gering gehalten werden kann. Aus dem Stand der Technik sind z. B. sogenannte Rollmembranen bekannt, die aus einem elastischen Material hergestellt sind und die einen inneren Bereich aufweisen, der sich relativ zum Öffnungsrand heben und senken kann. Das Dichtelement kann aber auch aus einem steiferen Material hergestellt sein, wobei mittels Sollknickstellen je nach dem Druck im Flüssigkeitsbehälter das Volumen anpassbar ist.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung sind das erste und zweite Ventil derart im Dichtelement angeordnet, dass sie einen unterschiedlichen senkrechten Abstand zum Öffnungsquerschnitt haben. Dabei ist insbesondere die unidirektionale Wirkrichtung am Ventil derart ausgerichtet, dass das nach außen entlüftende Überdruckventil oben liegt und das nach innen belüftende Unterdruckventil unten liegt. Eine solche Anordnung trägt beim Überdruck im Flüssigkeitsbehälter dazu bei, dass das nach außen gerichtete Ventil nicht blockiert wird, weil es insbesondere bei horizontalem Einbau weniger mit der Säule der Hydraulikflüssigkeit in Kontakt kommt. Ferner wird die Sammelwirkung für ausgetretene Hydraulikflüssigkeit am nach innen gerichteten Ventil verbessert, sodass bei einem Unterdruck im Flüssigkeitsbehälter die Hydraulikflüssigkeit effektiver in den Flüssigkeitsbehälter zurückgeführt werden kann.
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Die unidirektionalen Ventile sprechen bei einem Luftdruckunterschied Δp in Wirkrichtung an. Unterhalb dieses Luftdruckunterschieds Δp sind sie theoretisch dicht, in der Praxis wird es aber einen Übergangsbereich des Druckunterschieds geben, in dem das Ventil noch teilweise durchlässig ist. Daher kann vorgesehen sein, dass das erste und/oder das zweite Ventil durch jeweils einen Schlitz im Dichtelement gebildet ist, der mechanisch derart vorgespannt ist, dass bei einem Druck entgegen der Wirkrichtung die Dichtigkeit erhöht wird. Hierdurch wird sichergestellt, dass in Abhängigkeit von der entsprechenden Drucksituation die unidirektionale Aufteilung der entgegengerichteten Ventilfunktionen unterstützt wird und das vorgesehene Ventil nicht durch Undichtigkeit des jeweils anderen Ventils beeinträchtigt wird. Ein Schlitz im Dichtelement ist darüber hinaus einfach herzustellen. Der vorgespannte Schlitz kann z. B. einen überlappenden Materialüberschuss umfassen, der bei einer Drucksituation in Wirkrichtung geöffnet wird und entgegen der Wirkrichtung blockierend aufeinander gepresst wird.
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In einer Weiterbildung der Erfindung umfasst das Dichtelement ein oder mehrere weitere unidirektionale Ventile, die räumlich von dem ersten und zweiten Ventil getrennt sind. Hierdurch ergibt sich zunächst eine bessere Druckausgleichswirkung. Es ergibt sich ferner eine verbesserte Wirkung bei jenen Situationen, in denen der Flüssigkeitsspiegel der Hydraulikflüssigkeit und die Öffnung des Flüssigkeitsbehälters nicht parallel verlaufen. Eine solche Situation ergibt sich bei einer Neigung der Hydraulikanlage Während des Betriebs, wie dies in verstärktem Maße bei Off-Road-Fahrzeugen vorkommt. Alternativ oder zusätzlich tritt eine solche Situation auch dann auf, wenn der Flüssigkeitsbehälter derart schräg im Fahrzeug verbaut ist, dass der Öffnungsquerschnitt nicht horizontal verläuft. In all diesen Fällen kann eine Verteilung mehrerer unidirektionaler Ventile über das Dichtelement bewirken, dass wenigstens eines der Ventile pro Richtung an einer für die jeweilige Funktionalität günstigen Position liegt.
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Die weiteren unidirektionalen Ventile einer festgelegten Wirkrichtung sind beispielsweise nicht in einer Ebene angeordnet. Dies ist nicht nur vorteilhaft bei verschiedenen Neigungen der Flüssigkeitssäule der Hydraulikflüssigkeit gegenüber der Öffnung des Flüssigkeitsbehälters, sondern insbesondere auch in Situationen, in denen die Hydraulikflüssigkeit hin- und herschwappt, z. B. im sogenannten Off-Road-Bereich.
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Eine erfindungsgemäße Anordnung eines erfindungsgemäßen Flüssigkeitsbehälters in einem Fahrzeug ist dadurch gekennzeichnet, dass das erste Ventil bei einem relativen Überdruck im Innern des Flüssigkeitsbehälters eine Wirkrichtung aus dem Flüssigkeitsbehälter hinaus aufweist, das zweite Ventil bei einem relativen Unterdruck im Innern des Flüssigkeitsbehälters eine Wirkrichtung in den Flüssigkeitsbehälter hinein aufweist und dass der Flüssigkeitsbehälter derart im Fahrzeug angeordnet ist, dass, wenn das Fahrzeug horizontal in Bezug zum Gravitationszentrum ausgerichtet ist, das erste Ventil in Bezug zum Gravitationszentrum in einem höheren Punkt als das zweite Ventil angeordnet ist. Durch diese Anordnung erfolgt ein verminderter Austritt von Hydraulikflüssigkeit bei Überdruck im Flüssigkeitsbehälter sowie eine verbesserte Saugwirkung für ausgetretene Hydraulikflüssigkeit bei Unterdruck im Flüssigkeitsbehälter.
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Dabei können die Ventile auf dem Dichtelement und/oder der Flüssigkeitsbehälter im Fahrzeug derart angeordnet sein, dass in Bezug zum Gravitationszentrum das erste Ventil beim höchsten Punkt des Dichtelements und/oder das zweite Ventil beim niedrigsten Punkt des Dichtelements angeordnet ist, wenn das Fahrzeug horizontal in Bezug zum Gravitationszentrum ausgerichtet ist. Solche Punkte stellen im normalen Betrieb, wenn nur gelegentliche und geringe Kräfte auf die Säule der Hydraulikflüssigkeit ausgeübt werden, die Vorzugspunkte mit der besten Wirkungsweise zum Be- und Entlüften dar.
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Normalerweise wird eine Anordnung des Flüssigkeitsbehälters im Fahrzeug angestrebt, bei welcher die Öffnung des Flüssigkeitsbehälters horizontal ausgerichtet ist. Erfindungsgemäß kann der Flüssigkeitsbehälter alternativ auch derart im Fahrzeug angeordnet sein, dass, wenn das Fahrzeug horizontal in Bezug zum Gravitationszentrum ausgerichtet ist, die Öffnung nicht parallel zur Horizontalebene liegt. Hierdurch kann ein flexibler Einbau eines Flüssigkeitsbehälters nach dem Baukastenprinzip ohne Anpassung der Öffnung erfolgen, wenn dies aus Gesichtspunkten der Bauraumplanung und -optimierung benötigt wird. Ein solch flexibler Einbau wird durch die vorstehend genannten Merkmale des Dichtelements unterstützt.
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In einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung kann das erste Ventil oberhalb und das zweite Ventil unterhalb des Niveaus der Hydraulikflüssigkeit liegen, wenn diese eingefüllt ist und wenn das Fahrzeug in stationärem Zustand horizontal in Bezug zum Gravitationszentrum ausgerichtet ist. Hierdurch kann bereits in der Ruheposition ein verbessertes Ansaugen ausgetretener Hydraulikflüssigkeit zurück in den Flüssigkeitsbehälter erreicht werden, ähnlich wie dieses Prinzip bei Lenzklappen in Sportbooten angewendet wird.
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Erfindungsgemäß kann sich durch die Verwendung mehrerer Ventile je Wirkrichtung bei verschiedenen Ausrichtungen des Fahrzeugs und/oder bei verschiedenen Niveauzuständen der Hydraulikflüssigkeit während des Betriebs des Fahrzeugs immer ein Ventil je Wirkrichtung in einem dafür optimalen Punkt befinden. In Auslassrichtung für den Abbau eines Überdrucks aus dem Flüssigkeitsbehälter ist ein solch optimaler Punkt möglichst weit von der Oberfläche der Hydraulikflüssigkeit entfernt. In Einlassrichtung für den Abbau eines Unterdrucks im Flüssigkeitsbehälter ist ein solcher Punkt möglichst nah an oder möglichst weit innerhalb der Hydraulikflüssigkeit. Erfindungsgemäß kann somit die Anordnung an durch Steigung, Gefälle sowie Hin- und Herschaukeln bedingte Änderungen des Niveauzustands der Hydraulikflüssigkeit angepasst werden.
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Erfindungsgemäß ist ein Fahrzeug mit einer zuvor beschriebenen Anordnung eines Flüssigkeitsbehälters für eine Hydraulikanlage ausgestattet. Bei der Hydraulikanlage handelt es sich in diesem Falle insbesondere um eine pedalbetriebene Hydraulikanlage z. B. der Brems- oder Kupplungsanlage des Fahrzeugs.
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Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen mit Bezug zu den Figuren näher erläutert.
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1 zeigt ein Fahrzeug mit einer Hydraulikbremse, die mit einem dazugehörigen erfindungsgemäßen Flüssigkeitsbehälter ausgerüstet ist,
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2 zeigt schematisch den Aufbau eines Flüssigkeitsbehälters für eine Hydraulikbremse gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
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3 zeigt schematisch eine Detailansicht der Öffnung eines Flüssigkeitsbehälters mit einer als Rollmembran ausgestalteten Belüftungsmembran gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
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die 4A und 5A zeigen schematisch Varianten von Belüftungsmembranen für einen erfindungsgemäßen Flüssigkeitsbehälter in einer Seitenansicht,
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die 4B und 5B zeigen die in den 4A und 4B dargestellten Belüftungsmembranen in einer Draufsicht und
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6 zeigt schematisch einen in einem Fahrzeug schräg angeordneten Flüssigkeitsbehälter gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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In den folgenden Ausführungsbeispielen werden Anwendungen der Erfindung für eine Hydraulikbremse 2 in einem Fahrzeug 1 beschrieben. Die Erfindung kann aber für weitere Hydraulikanlagen in einem Fahrzeug 1, z. B. hydraulischen Kupplungsanlagen, oder für Hydraulikanlagen außerhalb des Fahrzeugbaus angewendet werden. Die Erfindung kann für alle technische Gebiete verwendet werden, in welchen der Einsatz eines druckausgeglichenen Behälters mit einem flüssigen Medium notwendig ist. Sie ist insbesondere für jene Hydraulikanwendungen vorteilhaft, die in Umgebungen betrieben werden, in denen die Hydraulikflüssigkeit aus der Öffnung 5 des Flüssigkeitsbehälters 3 herauszuschwappen neigt. Sie kann beispielsweise für an sich statische Hydraulikanlagen auf einem Schwimmponton oder in solchen Umgebungen angewendet werden, in denen es ständig oder sporadisch zu starken Vibrationen oder Lageveränderungen der Hydraulikanlage relativ zum Gravitationszentrum kommen kann, z. B. an Industrie- und Baustellenstandorten.
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In der 1 ist ein Fahrzeug 1 mit einer Hydraulikbremse 2 dargestellt, die mit einem dazugehörigen erfindungsgemäßen Flüssigkeitsbehälter 3 ausgerüstet ist. In dem Flüssigkeitsbehälter 3 befindet sich eine Hydraulikflüssigkeit 4, die zum Ausgleichen von Hydraulikflüssigkeit in der Hydraulikbremse 2 vorgehalten wird. Dazu ist der Flüssigkeitsbehälter 3 mit dem Bremszylinder und den Hydraulikschläuchen der Hydraulikbremse verbunden (nicht dargestellt), sodass bei Druck- und/oder Temperaturschwankungen und bei Verlust von Hydraulikflüssigkeit aus dem System der Betrieb der Hydraulikbremse 2 nicht beeinträchtigt wird.
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In der 2 ist schematisch der Aufbau eines Flüssigkeitsbehälters 3 für eine Hydraulikbremse 2 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Der Flüssigkeitsbehälter 3 umfasst Anschlüsse an die Hydraulikbremse 2 (nicht dargestellt) und weist am oberen Ende eine Einfüllöffnung 5 auf, durch die Hydraulikflüssigkeit 4 eingefüllt werden kann. Die Einfüllöffnung 5 weist typischerweise einen runden, ebenen Öffnungsquerschnitt 6 auf, der mit einem Deckel 7, z. B. einem Schnapp- oder Schraubdeckel, verschlossen werden kann. Zwischen dem Deckel 7 und dem Flüssigkeitsniveau 11 in der Einfüllöffnung 5 ist eine Belüftungsmembran 8 angeordnet, welche den Öffnungsquerschnitt 6 flächig abdeckt und insbesondere an der Kontaktfläche zwischen dem Öffnungsrand und der Belüftungsmembran 8 flüssigkeitsdicht ist, sodass ein Auslaufen von Hydraulikflüssigkeit 4 über den Öffnungsrand verhindert wird.
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Die Belüftungsmembran 8 umfasst wenigstens ein Auslassventil 9a und ein Einlassventil 10a, die erfindungsgemäß räumlich voneinander getrennt auf der Belüftungsmembran 8 angeordnet sind. Das Auslassventil 9a hat eine Wirkrichtung W1 aus dem Flüssigkeitsbehälter 3 hinaus und ermöglicht einen Druckausgleich bei einem Überdruck im Innern des Flüssigkeitsbehälter 3 relativ zur Umgebung des Flüssigkeitsbehälters 3. Einlassventil 10a hat eine Wirkrichtung W2 in den Flüssigkeitsbehälter 3 hinein und ermöglicht einen Druckausgleich bei einem Unterdruck im Innern des Flüssigkeitsbehälter 3 relativ zur Umgebung des Flüssigkeitsbehälters 3.
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Die Belüftungsmembran 8 ist aus einem elastischen Material, z. B. einem Ethylen-Propylen-Dien-Monomer (EPDM) gefertigt. Die Ventile 9a, 10a sind als Schlitze in der Belüftungsmembran 8 ausgebildet und sprechen bei einem Druckunterschied Δp > 0 in Wirkrichtung W1, W2 an. Die Ventile 9a, 10a sind mechanisch derart vorgespannt, dass bei einem Druck entgegen der Wirkrichtung W1, W2 die Dichtigkeit erhöht wird. Hierdurch wird sichergestellt, dass in Abhängigkeit von der entsprechenden Drucksituation die unidirektionale Aufteilung der entgegengerichteten Ventilfunktionen unterstützt wird und das vorgesehene Ventil nicht durch Undichtigkeit des jeweils anderen Ventils beeinträchtigt wird. Der vorgespannte Schlitz ist im gezeigten Beispiel aus einem V-förmigen Materialüberschuss gebildet, der in die entsprechende Wirkrichtung W1, W2 ausgerichtet ist, sodass die beiden V-Flügel sich bei einer Drucksituation in Wirkrichtung W1, W2 öffnen und in Gegenrichtung blockierend aufeinander gedrückt werden.
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Um einen Druckausgleich im Zwischenraum zwischen der Belüftungsmembran 8 und dem Deckel 7 zu gewährleisten, kann ferner im Deckel 7 eine Belüftungsnut 12 vorgesehen sein.
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In den 3 bis 5B sind Einfüllöffnungen 5 der Flüssigkeitsbehälter 3 mit verschiedenen Belüftungsmembranen 8 gemäß Ausführungsbeispielen der Erfindung dargestellt. Es werden in den jeweiligen Ausführungsbeispielen verschiedene Aspekte der Erfindung erläutert. Auch wenn nicht explizit dargestellt, lassen sich einzelne Aspekte der verschiedenen Ausführungsbeispiele miteinander kombinieren.
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In der 3 ist eine schematische Detailansicht der Öffnung 5 eines Flüssigkeitsbehälters 3 mit einer als Rollmembran ausgestalteten Belüftungsmembran 8 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Rollmembran 8 deckt dabei die Öffnung 5 flächig ab, ist aber selber nicht flächig im Sinne von planar, sondern mit elastischen Einstülpungen 13a, 13b ausgebildet, sodass sich die Rollmembran 8 vom Rand der Öffnung 5 konzentrisch nach innen ab- und aufwindet. Auf diese Weise wird ermöglicht, dass bei Druckunterschieden im Flüssigkeitsbehälter 3 die Rollmembran 8 heben und senken kann. Sie kann insbesondere das Niveau der zentralen Einstülpung 13b derart an das Flüssigkeitsniveau 11 der Hydraulikflüssigkeit 4 anpassen, sodass das Einlassventil 10a gerade noch von der Hydraulikflüssigkeit 4 benetzt wird und das etwas höher gelegene Auslassventil 9a gerade nicht mehr benetzt wird. Dadurch wird die Funktionsweise beider Ventile 9a, 10a durch die Rollfunktion der Rollmembran 8 optimal unterstützt.
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In den 4A und 5A sind schematisch weitere Ausführungsbeispiele von Anordnungen von Belüftungsmembranen 8 auf der Öffnung 5 eines Flüssigkeitsbehälters 3 in einer Seitenansicht dargestellt. Die jeweils dazugehörigen Draufsichten sind in den 4B und 5B dargestellt. Auch diese Belüftungsmembranen 8 können als Rollmembran ausgeführt sein. Die Ausführungsbeispiele zeigen einen Einbau, insbesondere in einem Kraftfahrzeug 1, in Ausrichtung zur Horizontalebene H, sodass die Vertikale hier in Gravitationsrichtung G zeigt. Die weiter unten noch mit Bezug zu der 6 dargestellten Effekte bei einem schrägen Einbau treffen aber auch auf diese Ausführungsbeispiele zu.
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In den 4A und 5A weist die Belüftungsmembran 8 mehrere Einlassventile 10a–10f auf, die entlang einem tiefer gelegenen Ringabschnitt der Belüftungsmembran 8 verteilt sind. Die Einlassventile 10a–10f haben einen anderen senkrechten Abstand zum Öffnungsquerschnitt als das Auslassventil 9a. Durch die tiefere Lage der Einlassventile 10a–10f kann sich eventuell ausgetretene Hydraulikflüssigkeit 4 in der Nähe der Einlassventile 10a–10f sammeln und in einer Unterdrucksituation effektiv wieder in den Flüssigkeitsbehälter 3 eingesaugt werden. Bei einem Anstieg des Flüssigkeitsniveaus 11 läuft das höher gelegene Auslassventil 10a das geringste Risiko, mit der Hydraulikflüssigkeit 4 in Kontakt zu geraten. Dadurch wird möglichst lange ein Entlüften und somit ein Druckausgleich eines Überdrucks durch die Belüftungsmembran 8 erlaubt.
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Bei schrägem Einbau (nicht dargestellt) sowie in Situationen verschiedener Niveauzustände der Hydraulikflüssigkeit 4, beispielsweise wenn durch Fahrten des Fahrzeugs 1 im Gelände, durch Beschleunigungen, Abbremsen oder Kurvenfahrten die Hydraulikflüssigkeit 4 hin- und herschwappt, hat die Anordnung mehrerer Ventile pro Wirkrichtung, in diesem Falls in Wirkrichtung W2, den Vorteil, dass die Wahrscheinlichkeit erhöht wird, dass wenigstens ein Einlassventil 10a–10f von der Säule der Hydraulikflüssigkeit 4 im Flüssigkeitsbehälter 3 benetzt wird, was eine verbesserte Sog- bzw. Lenzwirkung bewirkt.
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In den 4B und 5B weist die Belüftungsmembran 8 mehrere Einlassventile 10a–10h und mehrere Auslassventile 9a–9d auf. Die Einlassventile 10a–10d sind in dem am niedrigsten gelegenen Randabschnitt der Belüftungsmembran 8 verteilt. Weitere Einlassventile 10e–10h liegen in einer anderen Ebene und sind auf dem zur Mitte ansteigenden Abschnitt angeordnet, sodass bei verschiedenen Niveauzuständen der Hydraulikflüssigkeit 4, insbesondere beim zuvor beschriebenen Hin- und Herschwappen, die Sog- bzw. Lenzwirkung verbessert wird.
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Am höchsten Punkt der Belüftungsmembran 8 ist ein Auslassventil 9a angeordnet. Um diesen Punkt herum sind weitere Auslassventile 9b–9d angeordnet. Die Verteilung mehrerer Auslassventile 9a–9d bewirkt in analoger Weise eine verbesserte Entlüftung und einen Überdruckabbau aus dem Flüssigkeitsbehälter 3. Zudem wirkt sich die Verteilung mehrerer Auslassventile 9a–9d über einen Bereich auf der Belüftungsmembran 8 bei besonders starkem, unkontrollierten Hin- und Herschwappen der Hydraulikflüssigkeit 4 dahingehend positiv aus, als ein zufälliges Verstopfen eines oder mehrerer der Auslassventile 9a–9d durch einen Flüssigkeitsspritzer durch die redundante Ausführung der Auslassventile 9a–9d abgemildert wird.
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In der 6 ist schematisch ein in einem Fahrzeug 1 schräg angeordneter Flüssigkeitsbehälter 3 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Durch die schräge Anordnung wird ermöglicht, die Hydraulikflüssigkeit soweit in den Flüssigkeitsbehälter 3 einzufüllen, dass sich das Auslassventil 9a oberhalb und das Einlassventil 10b unterhalb des Flüssigkeitsniveaus 11 befindet, wenn das Fahrzeug in stationärem Zustand in der Horizontalebene H in Bezug zum Gravitationszentrum G ausgerichtet ist. Ein solcher schräger Einbau kann beim Konzipieren der Motorraumaufteilung für das sogenannte „Packaging” während der Fahrzeugweiterentwicklung notwendig werden. Durch die erfindungsgemäße Anordnung kann hierbei nicht nur auf Module bestehender Flüssigkeitsbehälter 3 zurückgegriffen werden, sondern es ergibt sich auch noch der Bonus-Effekt, dass durch das Vorsehen von wenigstens zwei Ventilen 9a, 10b in entgegengesetzter Wirkrichtung W1, W2 die Funktionalität in Einlass- und Auslassrichtung verbessert werden kann, wie dies zuvor im Detail erläutert wurde.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Fahrzeug
- 2
- Hydraulikbremse
- 3
- Flüssigkeitsbehälter
- 4
- Hydraulikflüssigkeit
- 5
- Einfüllöffnung
- 6
- Öffnungsquerschnitt
- 7
- Deckel
- 8
- Belüftungsmembran
- 9a–c
- Auslassventil
- 10a–h
- Einlassventil
- 11
- Flüssigkeitsniveau
- 12
- Belüftungsnut
- 13a, b
- Einstülpungen
- W1, W2
- Wirkrichtung
- G
- Gravitationsrichtung
- H
- Horizontalebene
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 3105964 A1 [0005]
- US 4542624 [0006]
- US 4987740 [0008]
- US 5025628 [0009]
- DE 102005054751 A1 [0011]
- EP 2040966 B1 [0012]
