DE102017204454A1

DE102017204454A1 - Speicherkolben, insbesondere für einen Druckmittelspeicher eines Hydraulikaggregats einer elektronisch schlupfregelbaren Fahrzeugbremsanlage

Info

Publication number: DE102017204454A1
Application number: DE102017204454.3A
Authority: DE
Inventors: Oliver Gaertner
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2017-03-16
Filing date: 2017-03-16
Publication date: 2018-09-20
Also published as: CN108626393A; US10641296B2; CN108626393B; US20180266443A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Speicherkolben (14), insbesondere für einen Druckmittelspeicher (10) eines Hydraulikaggregats einer elektronisch schlupfregelbaren Fahrzeugbremsanlage.
Bekannte Speicherkolben (14) weisen einen zylindrischen Kolbenschaft (30) und einen den Kolbenschaft (30) überdeckenden Kolbenboden (32) auf.
Erfindungsgemäß weist der Kolbenboden (32) eine umfangseitig geschlossene und mit einer Öffnung (40) versehene sacklochförmige Ausnehmung (38) auf, deren Querschnitt im Bereich der Öffnung (40) kleinere Abmessungen hat, als im Bereich eines der Öffnung (40) gegenüberliegenden Grunds der Ausnehmung (38).
Mit der Ausnehmung (38) im Kolbenboden (32) wird eine Einrichtung zur Absonderung von Partikeln aus dem Druckmittel geschaffen.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft einen Speicherkolben, insbesondere für einen Druckmittelspeicher eines Hydraulikaggregats einer elektronisch schlupfregelbaren Fahrzeugbremsanlage nach den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
Ein derartiger Speicherkolben ist beispielsweise bekannt aus der DE 101 35 544 A1 . Dieser bekannte Speicherkolben hat einen hohlzylindrisch ausgeführten Kolbenschaft, über welchen der Speicherkolben in einem Zylinder verschiebbar aufgenommen und axial geführt ist. An einem Ende dieses Kolbenschafts ist ein Kolbenboden ausgebildet. Jener überdeckt den offenen Querschnitt des hohzylindrischen Kolbenschafts und bildet damit eine der Umgebung des Speicherkolbens zugewandte und mit Druckmittel beaufschlagbare Stirnseite des Speicherkolbens aus.
Derart aufgebaute Druckmittelspeicher werden in elektronisch schlupfregelbaren Fahrzeugbremsanlagen verwendet, um im Rahmen einer Bremsdruckregelung aus Radbremsen abgelassenes Druckmittel zu puffern. Sie sind Druckerzeugern vorgeschaltet, welche das gepufferte Druckmittel im Nachgang einem Bremskreis für einen neuerlichen Druckaufbau zuführen oder nicht benötigtes Druckmittelvolumen nach Beendigung eines Bremsvorgangs wieder zurück in einen Vorratsbehälter fördern.
Nachteiliger Weise kann Druckmittel Verunreinigungen enthalten.
Handelt es sich dabei um Partikel hoher Härte, wie beispielsweise metallische Späne, so können diese Partikel am Umfang des Speicherkolbens angeordneten Dicht- und/oder Führungsringe beschädigen. Weiterhin können Partikel, die in Spalte zwischen zueinander relativbeweglichen Bauteilen eindringen, diese Relativbewegung blockieren und damit im Extremfall einen Systemausfall auslösen. Letzteres kann auch an bremsdruckregelenden Komponenten auftreten, welche stromabwärts der Druckmittelspeicher angeordnet bzw. mit Druckmittel aus dem Druckmittelspeicher versorgt sind.
Vorteile der Erfindung
Demgegenüber weist ein Gegenstand nach den Merkmalen des Anspruchs 1 den Vorteil auf, dass sich Partikel aus verunreinigtem Druckmittel abscheiden lassen, ohne hierfür den Einsatz separater Filtereinrichtungen notwendig zu machen. Durch eine Einsparung der Filtereinrichtungen treten weniger Strömungsverluste in einem kontaktierten Druckmittelsystem auf und folglich ist ein höher Druckmitteldurchsatz bzw. eine höhere Druckaufbaudynamik erreichbar. Die der Erfindung zugrundeliegenden Mittel steigern die Robustheit des Druckmittelsystems, bedingen keine zusätzlichen Teil- oder Montagekosten und lassen sich kostengünstig darstellen.
Erfindungsgemäß ist der Kolbenboden eines Speicherkolbens mit einer, eine Öffnung zu einer Stirnseite des Kolbenbodens aufweisenden sacklochförmigen Ausnehmung versehen, wobei ein Querschnitt dieser Ausnehmung im Bereich der Öffnung kleinere Abmessungen als an dem der Öffnung gegenüberliegenden Grund der Ausnehmung aufweist. In anderen Worten ausgedrückt verjüngt sich der Querschnitt der Ausnehmung in Richtung ihrer Öffnung bzw. bildet einen Hinterschnitt aus. Den Druckmittelspeicher durchströmendes Druckmittel wird durch eine erfindungsgemäß gestaltete Ausnehmung auf seinem Weg durch den Druckmittelspeicher hindurch umgelenkt und aufgrund der dabei wirksamen Strömungskräfte von im Druckmittel enthaltenen Partikeln getrennt.
Weitere Vorteile oder vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.
Eine besonders wirksame Abscheidung von Partikeln aus dem Druckmittel kann mit einer Ausnehmung erreicht werden, die in ihrem Querschnitt gestuft ausgeführt ist und die wenigstens eine in Umfangsrichtung umlaufende und in das Innere der Ausnehmung hinein ragende Schulter aufweist. Ein der Ausnehmung zuströmendes Druckmittel wird dadurch am Grund der Ausnehmung, am Übergang zur umfangseitigen Wand der Ausnehmung, am Übergang von dieser Wand zur Schulter und schließlich am Übergang von der Schulter zur Öffnung mehrfach umgelenkt, so dass sich enthaltene Partikel, in Strömungsrichtung betrachtet, im Bereich der umgebenden Wand unterhalb der Schulter ansammeln und dort bereits abgelagerte Partikel nicht vom Druckmittelstrom mitgerissen zu werden.
Mit der Länge eines in Längsachse der Speicherkolbens gesehen Abstands zwischen dem Grund und der Schulter der Ausnehmung lässt sich das Partikelaufnahmevolumen bestimmen.
Die Strömungsführung bei der ersten Umlenkung von in den Druckmittelspeicher einströmendem Druckmittel kann durch am Grund der Ausnehmung ausgebildete strömungslenkende Mittel begünstigt werden. Eine Strömungsumlenkung ist dabei einer abrupten, rechtwinkligen Strömungsumlenkung vorzuziehen, weil sich dadurch die mechanische Belastung des Speicherkolbens reduzieren und unerwünschte Verwirbelungen der Strömung minimieren lassen.
Besonders kostengünstig ist ein Speicherkolben herstellbar, wenn er als einstückiges Bauteil ausgeführt ist und/oder aus Kunststoff hergestellt ist. Grundsätzlich wäre jedoch auch ein aus mehreren Kolbenteilen gebauter Speicherkolben vorstellbar.
Zeichnung
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in nachfolgender Beschreibung detailliert erläutert. Die einzige Figur zeigt einen Druckmittelspeicher mit erfindungsgemäß ausgebildetem Speicherkolben im Längsschnitt.
Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung
Der in der Figur gezeigte Druckmittelspeicher 10 umfasst ein Speichergehäuse 11 mit einer daran ausgebildeten zylindrischen Aufnahme 12 für einen Speicherkolben 14. Die Aufnahme 12 ist sacklochartig ausgebildet und weist ein im Inneren des Speichergehäuses 11 liegendes geschlossenes Ende auf. An diesem geschlossenen Ende münden zwei, exemplarisch parallel zueinander verlaufende Versorgungskanäle 16, 18 in die Aufnahme 12 ein, wobei durch den einen Versorgungskanal 16 dem Druckmittelspeicher 10 Druckmittel zuströmt und über den anderen Versorgungskanal 18 Druckmittel aus dem Druckmittelspeicher 10 abströmt.
In der Aufnahme 12 ist der Speicherkolben 14 in Richtung seiner Längsachse L axial verschiebbar geführt. Hierfür sind beispielhaft ein Führungsring 20 und ein Dichtring 22 in jeweils einer zugeordneten Ringnut am äußeren Umfang des Speicherkolbens 14 angeordnet. Somit trennt der Speicherkolben 14 eine mit Druckmittel beaufschlagbare Druckmittelkammer 24 gegenüber einer druckmittelfreien Federkammer 26 ab. In der Federkammer 26 ist eine Rückstellfeder 28 untergebracht, welche den Speicherkolben 14 in Richtung einer Minimierung eines Volumens der Druckmittelkammer 24 betätigt. Als Rückstellfeder 28 dient beispielhaft eine Spiralfeder. Letztere ist nicht erkennbar an ihrem vom Speicherkolben 14 abgewandten Ende abgestützt.
Der Speicherkolben 14 hat einen hohlzylindrischen Kolbenschaft 30 in dessen hohles Inneres die Rückstellfeder 28 teilweise hineinragt. Weiterhin weist der Speicherkolben 14 an einem Ende des Kolbenschafts 30 einen diesen Kolbenschaft überdeckenden Kolbenboden 32 auf. Letzterer verschließt den offenen Querschnitt des Kolbenschafts 30 und weist eine der Druckmittelkammer 24 zugewandte Stirnseite 34 auf. An einer der Stirnseite 34 gegenüberliegenden Rückseite 36 des Kolbenbodens 32 greift die Rückstellfeder 28 mit ihrem zweiten Ende an.
Erfindungsgemäß ist am Kolbenboden 32 eine taschen- bzw. sacklochförmige Ausnehmung 38 vorhanden. Diese Ausnehmung 38 ist umfangseitig geschlossen und weist eine zur Druckmittelkammer 24 hin ausgerichtete Öffnung 40 auf. Die Ausnehmung 38 ist im Querschnitt derart gestaltet, dass die Abmessungen des Querschnitts im Bereich der Öffnung 40 der Ausnehmung 38 kleiner sind, als dazu gegenüberliegend, am Grund der Ausnehmung 38.
Der Querschnitt der Ausnehmung 38 ist dabei vorteilhafter Weise gestuft ausgeführt. Dies ist beispielhaft dargestellt anhand einer vom Grund der Ausnehmung 38 axial abgehenden umlaufenden Zylinderwandung, die in axialem Abstand zum Grund der Ausnehmeung 38 in einem Radius in eine im Wesentlichen radial ausgerichtete Schulter 42 übergeht. Die Öffnung 40 der Ausnehmung 38 wird von einem Innenumfang der Schulter 42 begrenzt, wobei ein Übergang von der Schulter 42 zur Öffnung 40 der Ausnehmung 38 beim Ausführungsbeispiel rechtwinklig ausgeführt ist.
Ferner ist am Grund der Ausnehmung 38 eine strömungslenkende Einrichtung 44 angeformt. Diese befindet sich im Zentrum des Grundes der Ausnehmung 38 und steht axial in das Innere der Ausnehmung 38 vor. Eine die strömungslenkende Einrichtung 44 begrenzende Umfangswand ist konisch abgeschrägt, so dass sich die strömungslenkende Einrichtung 44 zum Inneren der Ausnehmung 38 hin kegelstumpfförmig verjüngt.
Der erläuterte Speicherkolben 14 ist ein einteiliges Bauteil. Ein solches Bauteil lässt sich besonders kostengünstig spritzgusstechnisch herstellen, insbesondere aus Kunststoff. Abweichend davon könnte ein erfindungsgemäßer Speicherkolben 14 aber auch aus mehreren Kolbenbauteilen gebaut sein. Vorzugsweise könnte dabei ein erstes Kolbenbauteil die umfangseitig geschlossene Ausnehmung 38 aufweisen, während ein zweites Kolbenbauteil den Kolbenschaft 30 darstellt und mit dem ersten Kolbenbauteil fest verbunden ist. Denkbar ist es ferner, den Speicherkolben 14 bzw. die Kolbenbauteile eines Speicherkolbens 14 spritzgusstechnisch aus Metall, umformtechnisch aus Metallblech und/oder durch ein spanabhebendes Verfahren herzustellen.
Die beschriebene Ausnehmung 38 im Kolbenboden 32 eines Speicherkolben 14 bewirkt, dass dem Druckmittelspeicher zuströmendes Druckmittel am Grund der Ausnehmung 38 auf die strömungslenkende Einrichtung 44 trifft und von dieser nach radial außen umgelenkt wird. Der Druckmittelstrom wird an der die Ausnehmung 38 umgebenden Wand ein zweites mal, diesmal in der Figur nach oben umgelenkt. Von dort gelangt er zur Schulter 42, welchen den Druckmittelstrom nach radial einwärts ein weiteres mal umlenkt bis er schließlich durch die Öffnung 40 hindurch in den Druckmittel ableitenden Kanal 18 einmündet.
Die erläuterte mehrfache Umlenkung des Druckmittelstroms auf seinem Weg durch den Druckmittelspeicher 10 hindurch hat Radialkräfte zum Effekt, welche im Druckmittel enthaltene Partikel zu der die Ausnehmung 38 umgebenden Wand hin drängen. Die Partikel werden dort aus dem Druckmittel abgeschieden, wobei insbesondere die Schulter 42 der Ausnehmung 38 verhindert, dass die Partikel von der Druckmittelströmung mitgerissen werden. Aus dem Druckmittelspeicher 10 strömt demnach von Partikel gereinigtes Druckmittel ab und die Führung des Speicherkolbens 14 im Druckmittelspeicher 10, wie im Übrige auch die dem Druckmittelspeicher 10 nachgeordneten drucksteuerenden Komponten, sind besser geschützt vor partikelbedingten Beschädgungen oder einem vorzeitigem Verschleiß.
Selbstverständlich sind Änderungen oder Ergänzungen am beschriebenen Ausführungsbeispiel denkbar, ohne von dem der Erfindung zugrundeliegenden Gedanken abzuweichen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 10135544 A1 [0002]

Claims

Speicherkolben, insbesondere für einen Druckmittelspeicher (10) eines Hydraulikaggregats einer elektronisch schlupfregelbaren Fahrzeugbremsanlage, mit einem zylindrischen Kolbenschaft (30) und mit einem den Kolbenschaft (30) überdeckenden Kolbenboden (32), welcher eine mit Druckmittel beaufschlagte Sirnseite (34) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass am Kolbenboden (32) des Speicherkolbens (14) eine sacklochförmige Ausnehmung (38) mit einer zur Stirnseite (34) gerichteten Öffnung (40) ausgebildet ist, wobei ein Querschnitt dieser Ausnehmung (38) im Bereich der Öffnung (40) kleinere Abmessungen als gegenüberliegend dazu, an einem Grund der Ausnehmung (38) aufweist.
Speicherkolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (38) in ihrem Querschnitt gestuft ausgeführt ist und wenigstens eine in Umfangsrichtung des Speicherkolbens (14) umlaufende und radial in das Innere der Ausnehmung (38) hinein ragende Schulter (42) aufweist.
Speicherkolben nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung (40) der Ausnehmung (38) umfangseitig von der Schulter (32) begrenzt ist und dass die Schulter (32), in Richtung einer Längsachse (L) des Speicherkolbens (14) gesehen, in axialem Abstand zum Grund der Ausnehmung (38) angeordnet ist.
Speicherkolben nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine in das Innere der Ausnehmung (38) vorstehende strömungslenkende Einrichtung (44) am Speicherkolben (14) vorgesehen ist, welche ausgebildet ist um in die Ausnehmung (38) einströmendes Druckmittel, in Richtung einer Längsachse (L) des Speicherkolbens (14) gesehen, nach radial außen umzulenken.
Speicherkolben nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die strömungslenkenden Einrichtung (44) einstückig mit dem Speicherkolben (14) am Grund der Ausnehmung (38) angeordnet sind.
Speicherkolben nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Speicherkolben (14) ein einteiliges Bauteil, insbesondere ein spritzgußtechnisch aus Kunststoff hergestelltes Bauteil ist.