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Die Erfindung betrifft einen Dämpfer zum Dämpfen von Druckschwankungen eines Fluids mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Insbesondere ist der erfindungsgemäße Dämpfer zum Dämpfen von Druckschwankungen in Bremsflüssigkeit einer hydraulischen, schlupfgeregelten- und/oder Fremdkraft-Fahrzeugbremsanlage vorgesehen. Solche Bremsanlagen weisen in jedem Bremskreis eine Hydropumpe zum Fördern von Bremsflüssigkeit und zu einem Druckaufbau auf. Die Hydropumpe ist vielfach eine Kolbenpumpe, die konstruktionsbedingt pulsierend fördert und dadurch Druckschwankungen in der Bremsflüssigkeit der Fahrzeugsbremsanlage erzeugt.
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Stand der Technik
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Beispielsweise die Offenlegungsschrift
DE 195 01 760 A1 offenbart eine schlupfgeregelte hydraulische Fahrzeugbremsanlage mit in jedem Bremskreis einer Kolbenpumpe als Hydropumpe und diversen Magnetventilen zu einer radindividuellen Regelung von Radbremsdrücken in Radbremsen und damit zu einer radindividuellen Regelung von Radbremskräften. Der Kolbenpumpe hydraulisch nachgeschaltet, d.h. an einem Pumpenauslass bzw. auf einer Druckseite der Kolbenpumpe weist die bekannte Fahrzeugbremsanlage eine Dämpferkammer und ihr hydraulisch nachgeschaltet eine Drossel auf, die Druckschwankungen in Bremsflüssigkeit, die mit der Kolbenpumpe gefördert wird, dämpfen.
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Die internationale Patentanmeldung
WO 97/12 790 offenbart eine Dämpferkammer in einer Schlupfregelung einer hydraulischen Fahrzeugbremsanlage. Die Dämpferkammer ist als durchmessergestufte längliche Bohrung in einem Hydraulikblock ausgeführt, in die an einem Ende spitzwinklig eine Bohrung mündet, die einen Auslass bzw. eine Druckseite einer Kolbenpumpe als Hydropumpe der Schlupfregelung der Fahrzeugbremsanlage mit der die Dämpferkammer bildenden durchmessergestuften Bohrung verbindet. Eine Durchmesserstufung der die Dämpferkammer bildenden Bohrung ist nicht axial, sondern parallel versetzt, so dass eine Mantellinie an einer Stelle eines Umfangs der Bohrung fluchtend über die Durchmesserstufe hinweg geht. An einer weiteren Durchmesserstufe, die einen durchmesserkleineren Abschnitt der Bohrung axial verlängert, ist eine zylindrische Hülse mit einem Mittelloch in einem Boden in die Dämpferkammer eingepresst. Das Mittelloch im Boden der Hülse bildet eine Drossel am Auslass aus der Dämpferkammer.
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Der Hydraulikblock einer Schlupfregelung einer hydraulischen Fahrzeugbremsanlage ist ein üblicherweise quaderförmiges, flaches und massives Bauteil beispielsweise aus einer Aluminiumlegierung, in dem Bohrungen, vielfach gestufte Bohrungen, als Aufnahmen für die Magnetventile, Pumpenelemente, die erläuterte Dämpferkammer, Hydrospeicher und zum Anschluss von Bremsleitungen von einem Hauptbremszylinder und zu Radbremsen angebracht sind. Die Bohrungen sind durch weitere Bohrungen im Hydraulikblock verbunden, d.h. hydraulisch miteinander verschaltet. Ist der Hydraulikblock mit den Magnetventilen, der Hydropumpe, einem Elektromotor mit Exzenter als Pumpenmotor, und den Dämpferkammern und Hydrospeichern bestückt, kann er als Hydraulikaggregat für die Schlupfregelung der Fahrzeugbremsanlage aufgefasst werden.
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Offenbarung der Erfindung
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Der erfindungsgemäße Dämpfer mit den Merkmalen des Anspruchs 1 weist ein elastisches Element auf, das einen Dämpferauslass abdeckt und bei einem Überdruck im Dämpfer gegenüber einem Druck in einem Auslass des Dämpfers vom Dämpferauslass abgehoben wird. Durch das Abheben des elastischen Elements wird der Dämpferauslass frei, so dass Fluid aufgrund des Überdrucks im Dämpfer aus dem Dämpfer ausströmt. Das elastische Element wirkt als Drossel, es drosselt die Ausströmung aus dem Dämpfer und verringert dabei Druckschwankungen im Fluid. Das elastische Element kann auch so ausgebildet und angeordnet sein, dass es den Dämpferauslass nicht oder jedenfalls nicht vollständig verschließt, so dass ein Überdruck im Dämpfer, der das elastische Element abhebt, einen Strömungsquerschnitt vergrößert. In diesem Fall ist der Dämpferauslass immer offen und das elastische Element wirkt als Drossel, die einen Strömungsquerschnitt druckgesteuert ändert. Vorzugsweise ist das elastsiche Element allerdings so ausgebildet und angeordnet, dass es erst vom Dämpferauslass abgehoben wird, wenn der Überdruck im Dämpfer einen Öffnungsdruck übersteigt. Das Dämpfungsverhalten und ein Strömungswiderstand des erfindungsgemäßen Dämpfers sind abhängig von einer Viskosität eines den Dämpfer durchströmenden Fluids.
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Die Unteransprüche haben vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der im Anspruch 1 angegebenen Erfindung zum Gegenstand.
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Der erfindungsgemäße Dämpfer ist insbesondere für eine hydraulische Fahrzeugbremsanlage vorgesehen, die eine Hydropumpe, insbesondere eine Kolbenpumpe, zum Fördern von Bremsflüssigkeit und zu einem Bremsdruckaufbau aufweist. Der Dämpfer ist gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung der Hydropumpe nachgeschaltet, Bremsflüssigkeit durchströmt den Dämpfer, nachdem sie aus der Hydropumpe ausströmt, so dass Druckschwankungen in einem Auslassstrom aus der Kolbenpumpe gedämpft werden.
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Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einer Ausführungsform der Erfindung in Verbindung mit den Ansprüchen und der Zeichnung. Die einzelnen Merkmale können je für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination bei Ausführungsformen der Erfindung verwirklicht sein.
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Kurze Beschreibung der Zeichnung
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform näher erläutert. Die einzige Figur zeigt einen Achsschnitt eines erfindungsgemäßen Dämpfers.
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Ausführungsform der Erfindung
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Der in der Zeichnung dargestellte, erfindungsgemäße Dämpfer 1 weist ein rohrförmiges Dämpfergehäuse 2 auf, das auf einer Stirnseite offen ist und auf einer gegenüberliegenden Stirnseite einen lochscheibenförmigen Boden 3 aufweist. Ein Mittelloch 4 des Bodens 3 bildet einen Einlass des Dämpfers 1 und ist von einem rohrförmigen Kragen 5 umschlossen.
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In dem rohrförmigen Dämpfergehäuse 2 ist ein Dämpferkolben 6 axial verschieblich aufgenommen, der von einer Dämpferfeder 7 gegen den Boden 3 beaufschlagt wird. In der dargestellten und beschriebenen Ausführungsform der Erfindung ist die Dämpferfeder 7 eine Schraubendruckfeder. Die Dämpferfeder 7 stützt sich an einem Deckel 8 ab, der ebenfalls rohrförmig ist und ein geschlossenes Ende aufweist. Ein offenes Ende des Deckels 8 ist auf das offene Ende des Dämpfergehäuses 2 aufgesetzt.
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An einem Übergang vom Kragen 5 in den Boden 3 weist das Dämpfergehäuse 2 eine Anzahl Noppen auf, die gleich- oder ungleichmässig über den Umfang verteilt angeordnet sind. Die Noppen stehen nach innen ab und bilden Abstandshalter 9 für den Dämpferkolben 6, die den Dämpferkolben 6 in einem Abstand vom Boden 3 halten, so dass immer mindestens ein flacher Spalt 10 zwischen dem Dämpferkolben 6 und dem Boden 3 des Dämpfergehäuses 2 besteht. Die Abstabstandshalter 9 stellen sicher, dass der Dämpferkolben 6 auf seiner gesamten Stirnfläche mit einem im Einlass des Dämpfers 1 herrschenden Druck beaufschlagt wird und vermeiden ein Haften des Dämpferkolbens am Boden 3 des Dämpfergehäuses 2.
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Außerhalb des Mittellochs 4 weist der Boden 3 des Dämpfergehäuses 2 mehrere Auslasslöcher 11 auf, die gleich- oder ungleichmäßig über den Umfang verteilt angeordnet sind. Die Auslasslöcher 11 können radial denselben oder unterschiedliche Abstände von einer gedachten Mittelachse des Dämpfergehäuses 2 aufweisen.
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Auf einer Außenseite des Bodens 3 ist eine elastische Lochscheibe 12 angeordnet, die allgemein auch als elastisches Element aufgefasst werden kann und deren Mittelloch auf dem Kragen 5 des Dämpfergehäuses 2 gehalten ist. Auf einer dem Boden 3 abgewandten Seite der Lochscheibe 12 ist der Kragen 5 zunächst radial nach außen und nach einer 180° Umbiegung wieder nach innen umgeformt, so dass sich ein kreisringförmig umlaufender Radialwulst 13 mit U-förmigem Ringquerschnitt ergibt. Die elastische Lochscheibe 12 ist an ihrem Mittelloch zwischen dem Boden 3 und dem Radialwulst 13 gehalten. Für eine elastische Verformung der Lochscheibe 12 ist eine umlaufende Kehlnut 14 am Übergang vom Kragen 5 in den Boden 3 des Dämpfergehäuses 2 ausgebildet.
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Die Kehlnut 14 bietet einen Freiraum 14 für einen Innenrand der Lochscheibe 12 bei ihrer elastischen Verformung. Die Lochscheibe 12, die auch als elastisches Element aufgefasst werden kann, überdeckt die Auslasslöcher 11 im Boden 3 des Dämpfergehäuses 2. Möglich ist auch umgekehrt, die elastische Lochscheibe 12 an ihrem Außenrand zu halten, so dass sich ihr Innenrand bei einem Überdruck im Dämpfer 1 axial bewegt und die Lochscheibe von den Auslassöffnungen 11 abhebt (nicht dargestellt).
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Nahe eines Außenrandes weist die Lochscheibe 12 einen beispielsweise durch Prägen ausgebildeten, kreisförmig umlaufenden Wulst 15 auf, der auf dem Boden 3 des Dämpfergehäuses 2 aufliegt und die Lochscheibe 12 elastisch zu einem flachen Hohlkegel vorspannt. Der Wulst 15 kann allgemein auch als Vorspanneinrichtung aufgefasst werden, deren Höhe eine Vorspannung der Lochscheibe 12 bestimmt. Herrscht im Dämpfer 1 ein ausreichend hoher Überdruck, verformt er die Lochscheibe 12 elastisch zu einem etwas spitzeren, allerdings immer noch flachen Hohlkegel, d.h. ein ausreichend hoher Überdruck im Dämpfer 1 verformt die Lochscheibe 12 elastisch und hebt sie dabei von den Auslasslöchern 11 ab, so dass Fluid aus dem Dämpfer 1 ausströmt. Ein Öffnungshub, um den die Lochscheibe 12 von den Auslasslöchern 11 des Dämpfers 1 abgehoben wird ist u. a. abhängig von einem Überdruck im Dämpfer 1 und damit auch von einer Viskosität des Fluids im Dämpfer 1. Wird die Lochscheibe 12 weiter abgehoben, ist ein Durchströmungsquerschnitt größer und ein Strömungswiderstand kleiner. Zusammen mit dem Boden 3 des Dämpfergehäuses 2 und den Auslasslöchern 11 im Boden 3 bildet die elastische Lochscheibe 12 eine Drossel 16 mit einem druckabhängigen Durchströmungs- bzw. Drosselquerschnitt und damit einem druckabhängigen Strömungswiderstand und druckabhängiger Drosselwirkung. Durch die druckabhängige Drosselwirkung der Lochscheibe 12 werden eine gute Dämpfung von Druckschwingungen eines den Dämpfer 1 durchströmendem Fluids und ein vergleichsweise niedriger Strömungswiderstand bei zähflüssigem Fluid erreicht. Durch Wechsel der Lochscheibe 12 mit anderer Steifigkeit und/oder anderer Vorspannung lässt sich die Dämpfungswirkung des Dämpfers 1 ändern.
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Axial auf dem lochscheibenförmigen Wulst 13 ist eine weitere, starre Lochscheibe 16 angeordnet, die einen axial in Richtung der elastischen Lochscheibe 12 abstehenden Steg an ihrem Außenrand aufweist. Dieser Steg bildet eine Hubbegrenzung 17, die eine hier als Hub bezeichnete Höhe, um die die Lochscheibe 12 von den Auslasslöchern 11 im Boden 3 des Dämpfergehäuses 2 maximal abhebt, begrenzt. Auf diese Weise begrenzt die Hubbegrenzung 17 eine elastische Verformung der Lochscheibe 12 und verhindert eine Überdehnung, d.h. eine plastische Verformung oder sonstige Beschädigung der Lochscheibe 12.
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Der Dämpfer 1 ist koaxial an einem Ende einer Laufbuchse 18 einer im übrigen nicht dargestellten Kolbenpumpe angeordnet, in der ein in der Zeichnung nicht dargestellter Pumpenkolben axial verschieblich geführt ist. Die Laufbuchse 18 kann auch als Zylinder der Kolbenpumpe aufgefasst werden. Ein Mittelloch in einer lochscheibenförmigen Radialwand 19 der Laufbuchse 18 bildet einen Auslass 20 der Kolbenpumpe. An dem den Auslass 20 bildenden Mittelloch ist ein konischer Ventilsitz 21 ausgebildet, gegen den eine Ventilfeder 22 eine Kugel als Absperrkörper 23 eines Auslassventils der Kolbenpumpe beaufschlagt. In der Ausführungsform ist das Auslassventil ein federbeaufschlagtes Rückschlagventil. Die Ventilfeder 22 stützt sich an der weiteren Lochscheibe 16 ab, die axial dem Radialwulst 13 am Kragen 5 des Dämpfergehäuses 2 angeordnet ist. Der im Querschnitt U-förmige Wulst 13 federt axial und dichtet an der weiteren Lochscheibe 16 ab.
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Der Dämpfer 1 bildet mit der Kolbenpumpe, von der in der Zeichnung nur ein dämpferseitiges Ende der Laufbuchse 18 und das Auslassventil gezeichnet sind, eine vormontierbare und vor einem Einbau prüfbare Baugruppe. Gemeinsam mit dem Dämpfer 1 wird die Kolbenpumpe in ein zylindrisches Loch in einem Hydraulikblock 24 eingesetzt, von dem in der Zeichnung lediglich ein den Dämpfer 1 und die Kolbenpumpe umgebendes Bruchstück dargestellt ist. Der Hydraulikblock 24 ist Bestandteil einer Schlupfregelung einer im übrigen nicht dargestellten hydraulischen Fahrzeugbremsanlage. In den Hydraulikblock 24 sind außer der Kolbenpumpe mit dem Dämpfer 1 weitere hydraulische Bauelement wie Magnetventile der Schlupfregelung eingebaut und durch eine Verbohrung des Hydraulikblocks 24 hydraulisch miteinander verschaltet. Solche Hydraulikblöcke sind von Schlupfregelungen hydraulischer Fahrzeugbremsanlagen bekannt und sollen hier nicht näher erläutert werden. Bestückt mit den hydraulischen Bauelementen kann der Hydraulikblock 24 auch als Hydraulikaggregat der Schlupfregelung aufgefasst werden.
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Der Dämpfer 1 befindet sich strömungstechnisch gesehen an einem Auslass der Hydropumpe und dämpft Druckschwingungen in Bremsflüssigkeit, die der nicht gezeichnete Pumpenkolben der Kolbenpumpe durch das Auslassventil verdrängt. Die Bremsflüssigkeit aus der Kolbenpumpe durchströmt den Dämpfer 1. Eine Dämpfungswirkung des Dämpfers 1 ist aufgrund der druckabhängigen Drosselwirkung des druckabhängigen Strömungswiderstands der die oben beschriebene Drossel bildenden elastischen Lochscheibe druckabhängig, bei zähflüssiger, beispielsweise kalter Bremsflüssigkeit ist ein Durchströmungsquerschnitt aufgrund einer weiter abhebenden Lochscheibe 12 größer und ein Strömungswiderstand des Dämpfers 1 bzw. seiner von der Lochscheibe 12 gebildeten Drossel kleiner.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 19501760 A1 [0002]
- WO 97/12790 [0003]
