DE102017213322A1

DE102017213322A1 - Dämpfereinrichtung eines Hydraulikaggregats einer Fahrzeugbremseinrichtung mit einer Dämpferkammer

Info

Publication number: DE102017213322A1
Application number: DE102017213322.8A
Authority: DE
Inventors: Daniel Brenndoerfer
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2017-08-02
Filing date: 2017-08-02
Publication date: 2019-02-07
Also published as: CN109383479A; JP2019051925A; JP7197299B2; CN109383479B

Abstract

Eine Dämpfereinrichtung (10) eines Hydraulikaggregats einer Fahrzeugbremseinrichtung ist mit einer Dämpferkammer (26), deren Kammervolumen veränderbar ist, und einer der Dämpferkammer (26) nachgeschalteten Drossel (36) gestaltet. Erfindungsgemäß weist die Drossel (36) eine veränderbare Drosselwirkung auf und diese Drosselwirkung ist in Abhängigkeit des Kammervolumens veränderbar.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine Dämpfereinrichtung eines Hydraulikaggregats einer Fahrzeugbremseinrichtung mit einer Dämpferkammer, deren Kammervolumen veränderbar ist, und einer der Dämpferkammer nachgeschalteten Drossel.
Bei hydraulischen Fahrzeugbremseinrichtungen, wie sie insbesondere für Personen- und Lastkraftwagen verwendet werden, werden Druckpulsationsdämpfer verwendet, um innerhalb der Fahrzeugbremsanlage Druckpulsationen und die damit entstehenden Geräusche zu vermeiden. Die Druckpulsationen entstehen bei der Verdichtung der Bremsflüssigkeit mittels Kolbenpumpen. Ferner ergeben sich Druckwellen beim Schalten von Ventilen.
Eine solche Dämpfereinrichtung für ein hydraulisches Bremssystem ist beispielsweise aus DE 103 05 310 B4 bekannt. Der dort beschriebene Druckpulsationsdämpfer weist eine Dämpfungskammer auf, deren Kammervolumen veränderbar ist, indem ein in der Dämpfungskammer angeordneter Elastomerkern bei Druckanstieg komprimiert wird. Der Dämpfungskammer ist eine Drossel nachgeschaltet, die eine Drosselbohrung ausweist und bei der ferner ein Druckbegrenzungsventil parallel geschaltet sein kann. Damit wird erreicht, dass Druckanstiege über ein für den Zusammenhalt der Bauelemente und deren mechanische Belastbarkeitsgrenze zulässiges Maß hinaus vermieden werden.
Mit der Dämpfung des Stroms an Bremsflüssigkeit entsteht aber auch eine Verlustleistung, die durch die zugehörigen Kolbenpumpen zu kompensieren ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Dämpfereinrichtung, insbesondere für ein Hydraulikaggregat einer Fahrzeugbremseinrichtung, zu schaffen, mit der die entstehende Verlustleistung im Vergleich zu herkömmlichen Dämpfereinrichtungen verringert werden kann.
Offenbarung der Erfindung
Gemäß der Erfindung ist eine Dämpfereinrichtung eines Hydraulikaggregats einer Fahrzeugbremseinrichtung mit einer Dämpferkammer geschaffen, deren Kammervolumen veränderbar ist, und einer der Dämpferkammer funktional bzw. in Strömungsrichtung eines zugehörigen Fluides nachgeschalteten Drossel, wobei die Drossel eine veränderbare Drosselwirkung aufweist und die Drosselwirkung in Abhängigkeit des Kammervolumens veränderbar ist.
Die erfindungsgemäße Lösung ist dabei nicht mit herkömmlichen dynamischen Drosseln zu verwechseln, die ebenfalls grundsätzlich eine veränderbare Drosselwirkung aufweisen. Die Drosselwirkung solcher Drosseln ist aber allein vom heranströmenden Fluidstrom abhängig und nicht etwa von der Größe des Kammervolumens einer zugehörigen Dämpferkammer.
So kann eine dynamische Drossel bei hohem Anströmdruck etwa weiter öffnen, als bei niedrigem Anströmdruck des heranströmenden Fluides. Ob und wie sich dabei zugleich auch das Kammervolumen einer zugehörigen Dämpfereinrichtung verändert, ist für die Drossel aber irrelevant. Für die dynamische Drossel ist z.B. nur relevant, mit welchem Druck sie angeströmt wird.
Die Lösung gemäß der Erfindung geht über diese Betrachtungsweise hingegen hinaus und gestaltet die Drosselwirkung der Drossel derart veränderbar, dass sie sich aktiv in Abhängigkeit der Größe des Kammervolumens einer zugehörigen Dämpferkammer verändert.
Die Erfindung basiert dabei auf der Erkenntnis, dass bei einem kleinen Kammervolumen und damit einer großen Dämpfungswirkung der Dämpfungseinrichtung die Drosselwirkung groß sein sollte. Hingegen sollte bei einem großen Kammervolumen und damit einer geringen Dämpfungswirkung der Dämpfungseinrichtung die Drosselwirkung klein sein. Um dies konstruktiv umzusetzen, koppelt die erfindungsgemäße Lösung die Drosselwirkung der Drossel als veränderbare Ausgangsgröße an das Kammervolumen als zu erkennende Eingangsgröße. Insbesondere ist dazu eine mechanische Einrichtung vorzusehen, mittels der das Kammervolumen erkannt bzw. ermittelt wird und dann die Drosselwirkung entsprechend aktiv verändert wird.
Insbesondere basiert die Erfindung auf der Erkenntnis, dass bei einem maximal großen Kammervolumen die Dämpfungswirkung der Dämpfereinrichtung ohnehin vollständig aufgehoben ist. In dieser Situation sollte, um Verlustleistung zu sparen, auch die Dämpfung des Fluidstroms der nachgesschalteten Drossel möglichst klein sein. Die Drosselwirkung sollte in diesem Fall insbesondere ebenfalls vollständig aufgehoben sein. Dies ist mit der erfindungsgemäßen Lösung realisierbar.
Aus diesen Gründen ist es bei einer erfindungsgemäßen Weiterbildung der erfindungsgemäßen Dämpfereinrichtung vorgesehen, dass die Drosselwirkung mit zunehmendem Kammervolumen verringert ist und die Drosselwirkung bei maximalem Kammervolumen auf nahezu null verringert ist.
Vorteilhaft ist ferner die Dämpferkammer von einer verformbaren Dämpfermembran begrenzt und die Drosselwirkung der Drossel in Abhängigkeit der Verformungslage der Dämpfermembran veränderbar. Alternativ ist vorzugsweise die die Dämpferkammer von einem verstellbaren Dämpferkolben begrenzt und die Drosselwirkung der Drossel in Abhängigkeit der Verstellungslage des Dämpferkolbens veränderbar. Bei beiden Weiterbildungen ist die Dämpfungswirkung der Drossel unmittelbar abhängig von der Verstelllage eines die Dämpfungswirkung der Dämpfereinrichtung bestimmenden Bauteils. Die Abhängigkeit ist insbesondere mittels einer Kopplung, vorteilhaft einer rein mechanischen Kopplung dieses die Dämpfungswirkung bestimmenden Bauteils und eines die Drosselwirkung bestimmenden Bauteils der Drossel hergestellt.
Um die Drosselwirkung der Drossel zu beeinflussen, ist vorzugsweise zu der Drossel ein Bypass parallel geschaltet, bei dem zum Verändern der Drosselwirkung der Drossel die Größe eines Bypasses bzw. einer Bypassöffnung in Abhängigkeit des Kammervolumens veränderbar ist. Der Bypass stellt dabei einen hydraulischen Widerstand dar, der geringer ist, als der hydraulische Widerstand der Drossel selbst. Indem dieser weitere hydraulische Widerstand zu der Drossel in Parallelschaltung angeordnet ist und damit einen Nebenpfad bildet, kann der durch die Drossel führende Fluidpfad durch den Nebenpfad entlastet werden. Der hydraulische Gesamtwiderstand sink dadurch, dass durch die Dämpfereinrichtung strömende Fluid kann ungehindert abströmen und die Drosselwirkung der Drossel wird demnach geringer.
Die derartige Bypassöffnung ist vorzugsweise mittels eines Ventilkörpers verschließbar, der gegen einen Ventilsitz abgedichtet ist. Der Ventilkörper bildet zusammen mit dem Ventilsitz in der Bypassöffnung so ein Steuerventil zum Steuern des hydraulischen Widerstands der Bypassöffnung.
Dabei kann eine besonders bauraumsparende und zugleich funktional wirkungsvolle Gesamtanordnung geschaffen werden, indem die Drossel in dem Ventilkörper angeordnet ist. Eine solche Drossel im Ventilkörper ist vorteilhaft einfach durch eine den Ventilkörper durchsetzende Drosselöffnung, also eine Durchgangsöffnung mit vergleichsweise geringer Öffnungsquerschnittsfläche, auszubilden. Der Ventilkörper liegt dann zunächst am Ventilsitz an und das die Drossel passierende Fluid muss allein durch die als Blende wirkende Drosselöffnung strömen. Mit zunehmendem Kammervolumen der Dämpfereinrichtung wird der Bypass geöffnet, insbesondere indem der Ventilkörper vom Ventilsitz abgehoben wird. Nun kann das die Drossel passierende Fluid auch weitgehend ohne hydraulischen Widerstand um die Drossel herumströmen, so dass deren Drosselwirkung entsprechend verringert ist.
Besonders bevorzugt ist dabei der Ventilkörper mittels eines mechanischen Koppelelements in Abhängigkeit des Kammervolumens bewegbar, wobei das Koppelelement insbesondere mit der Dämpfermembran oder dem Dämpferkolben gekoppelt ist. Das derartige mechanische Koppelelement schafft eine einfache, betriebssichere und dabei zugleich kompakte Bauform zum Schaffen einer Abhängigkeit zwischen dem Kammervolumen und der Drosselwirkung der Drossel her.
Dabei ist besonders vorteilhaft das Koppelelement zwischen Dämpfermembran oder Dämpferkolben und Ventilkörper als ein Zugelement gestaltet, insbesondere als ein Zugstab, ein Zugseil oder ein Zugrohr.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Lösung anhand der beigefügten schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:

1 einen Längsschnitt eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Dämpfereinrichtung,
2 einen Längsschnitt eines zweiten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Dämpfereinrichtung und
3 Längsschnitt eines dritten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Dämpfereinrichtung.

In der 1 ist eine Dämpfereinrichtung 10 eines Hydraulikaggregats einer Fahrzeugbremseinrichtung dargestellt. Die Dämpfereinrichtung 10 befindet sich dabei an einem Gehäuse 12 des Hydraulikaggregats, das vorliegend als ein quaderförmiger Block aus Aluminiummaterial gestaltet ist. Von dem Gehäuse 12 ragt ein hutförmiges Dämpfergehäuse 14 ab. Dabei ist die Verbindung zwischen dem Gehäuse 12 und einem Krempenabschnitt des hutförmigen Dämpfergehäuses 14 als eine ortsfeste und fluiddichte Verstemmung 16 ausgebildet.
Das Dämpfergehäuse 14 schließt in seinem Inneren ein kreiszylindrischer Dämpferinnenraum 18 ein, die ferner am bezogen auf 1 unteren Ende von dem Gehäuse 12 begrenzt ist. In dem Dämpferinnenraum 18 befindet sich eine ebenfalls hutförmige Dämpfermembran 20. Diese ist aus einem elastischen Material und an ihrer Außenseite mit mehreren Ausbuchtungen 22 gestaltet. Die Dämpfermembran 20 ist an ihrem unteren Abschnitt mit in die Verstemmung 16 eingebunden und auf diese Weise dort ortsfest gehalten. Die Dämpfermembran 20 trennt damit den Dämpferinnenraum 18 in eine sich im Inneren der Dämpfermembran 20 befindende Fluidkammer 24 und ein sich zwischen der Dämpfermembran 20 und dem Dämpfergehäuse 14 befindende Dämpferkammer 26. Durch Verformung und Bewegung der Dämpfermembran 20 verkleinert sich die Dämpferkammer 26 bei sich vergrößernder Fluidkammer 24 und umgekehrt.
Eine Zuleitung 24 führt durch das Gehäuse 12 hindurch von unten her in die Fluidkammer 24. Durch diese Zuleitung 24 ist der Dämpfereinrichtung 10 von dem restlichen Hydraulikaggregat ein Bremsfluid unter Druck zuzuführen.
Eine Ableitung 30 führt aus der Fluidkammer 24 bezogen auf 1 nach unten hin heraus. Die Ableitung 30 dient zum Ableiten von Fluid aus der Dämpfereinrichtung 10 in gedämpfter Form hinein in das restliche Hydraulikaggregat. Die Ableitung 30 ist von einem Ventilsitz 32 eingefasst, auf den von oben her, also von der Seite der Fluidkammer 24 her, ein Ventilkörper 34 dichtend aufgesetzt ist.
In dem Ventilkörper 34 ist eine Drossel 36 ausgebildet, indem der Ventilkörper 34 in Richtung der Längserstreckung der Ableitung 30 von einer Drosselöffnung 38 durchsetzt ist. In der Drosselöffnung 38 ist ein Drosselkörper 40 eingesetzt, der mittels einer Drosselfeder 42 in Richtung zur Fluidkammer 24 gegen einen Drosselsitz 44 gedrängt ist.
Beim Abführen von Fluid aus der Fluidkammer 24 wirkt der Drosselkörper 40 daher als hydraulischer Strömungswiderstand, der ein Ausströmen von Fluid durch die Drosselöffnung 38 möglichst verhindert. Auf diese Weise wird Fluid in der Fluidkammer 24 aufgestaut und die Dämpfermembran 20 wird in Richtung des Dämpfergehäuses 14 gedrängt. Dabei befindet sich in der Dämpferkammer 26 ein Gas, das elastisch komprimierbar ist. Mit diesem Gas und der Elastizität der Dämpfermembran 20 selbst, ergibt sich für das durch die Zuleitung 28 zugeführte und dabei teilweise einer Druckpulsation unterliegende Fluid eine die Druckwellen dämpfende Wirkung.
Mit zunehmendem Aufstauen von Fluid vor der Drossel 36 wird das Kammervolumen der Fluidkammer immer größer und zugleich das Kammervolumen der Dämpferkammer 26 immer kleiner. Sobald das Kammervolumen der Dämpferkammer 26 schließlich weitestgehend null ist, hat die Dämpfereinrichtung 10 ihre Wirkung weitestgehend verloren. Zugleich bleibt aber grundsätzlich die drosselnde bzw. aufstauende Wirkung der Drossel 36 erhalten. Um diese Wirkung der Drossel 36 und die damit verbundenen Strömungsverluste für das durch Dämpfereinrichtung 10 hindurchgeförderte Fluid zu verringern und zu vermeiden, ist ein Zugstab 46 vorgesehen, der die Dämpfermembran 20 mit dem Ventilkörper 34 mechanisch koppelt.
Mittels de Kopplung durch den Zugstab 46 wird der Ventilkörper 34 mit zunehmender Verkleinerung des Kammervolumens der Dämpferkammer 26 von dem Ventilsitz 32 abgehoben und auf diese Weise zwischen dem Ventilkörper 34 und dem Ventilsitz 32 ein Bypass 48 geöffnet. Durch diesen Bypass 48 kann dann Fluid aus der Fluidkammer 24 abströmen, ohne dass es einer Drosselwirkung unterworfen ist.
In 2 ist ein Ausführungsbeispiel einer solchen Dämpfereinrichtung 10 veranschaulicht, die im Wesentlichen baugleich zu jedem Ausführungsbeispiel gemäß 1 ist. Allerdings ist anstatt der Dämpfermembran 20 bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 2 ein Dämpferkolben 50 vorgesehen, der mittels einer elastischen, schraubenförmigen Dämpferfeder 52 in Richtung der Drossel 36 gedrängt ist. Der Dämpferkolben 50 trennt die Fluidkammer 24 von der Dämpferkammer 26 ab, wobei sich die Dämpferfeder 52 in der Dämpferkammer 26 befindet.
Der zugehörige Drosselkörper 40 ist mittels eines Zugseils 54 mit dem Dämpferkolben 40 mechanisch gekoppelt. Dabei ist das Zugseil 54 hinsichtlich seiner Elastizität und hinsichtlich seiner Länge speziell abgestimmt, so dass sich je nach Lage des Dämpferkolbens 50 innerhalb des Dämpferinnenraums 18 für den damit hergestellt Bypass 48 die jeweils gewünschte Öffnungsquerschnittsfläche ergibt.
Die 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Dämpfereinrichtung 10, bei der ebenfalls im Dämpfergehäuse 14 ein Dämpferkolben 50 verschiebbar und abdichtend gelagert ist. An dem Dämpferkolben 50 ist ein Zugrohr 56 in Richtung zur Drossel 36 abstehend angeordnet. Mit dem Zugrohr 56 ist der bezogen auf 3 obere Endbereich des Ventilkörpers 34 derart umfasst, dass das Zugrohr 56 zum Bereitstellen des Bypasses 48 den Ventilkörper 34 anheben und dabei von dem Ventilsitz 32 abheben kann. Damit das Zugrohr 56 bei sehr kleinvolumiger Fluidkammer 24 ausreichend Bewegungsfreiraum hat, ist der Ventilkörper 34 ferner von einer nach unten ragenden, hohlzylindrischen Aussparung 58 umgeben.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 10305310 B4 [0003]

Claims

Dämpfereinrichtung (10) eines Hydraulikaggregats einer Fahrzeugbremseinrichtung mit einer Dämpferkammer (26), deren Kammervolumen veränderbar ist, und einer der Dämpferkammer (26) nachgeschalteten Drossel (36), dadurch gekennzeichnet, dass die Drossel (36) eine veränderbare Drosselwirkung aufweist und die Drosselwirkung in Abhängigkeit des Kammervolumens veränderbar ist.
Dämpfereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Drosselwirkung mit zunehmendem Kammervolumen verringert ist.
Dämpfereinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Drosselwirkung bei maximalem Kammervolumen auf nahezu null verringert ist.
Dämpfereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpferkammer (26) von einer verformbaren Dämpfermembran (20) begrenzt ist und die Drosselwirkung der Drossel (36) in Abhängigkeit der Verformungslage der Dämpfermembran (20) veränderbar ist.
Dämpfereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpferkammer (26) von einem verstellbaren Dämpferkolben (50) begrenzt ist und die Drosselwirkung der Drossel (36) in Abhängigkeit der Verstellungslage des Dämpferkolbens (50) veränderbar ist.
Dämpfereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zu der Drossel (36) ein Bypass parallel geschaltet ist, bei dem zum Verändern der Drosselwirkung der Drossel (36) die Größe eines Bypasses (48) in Abhängigkeit des Kammervolumens veränderbar ist.
Dämpfereinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Bypass (48) mittels eines Ventilkörpers (34) verschließbar ist, der gegen einen Ventilsitz (32) abgedichtet ist.
Dämpfereinrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Drossel (36) in dem Ventilkörper (34) angeordnet ist.
Dämpfereinrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper (34) mittels eines mechanischen Koppelelements in Abhängigkeit des Kammervolumens bewegbar ist, wobei das Koppelelement insbesondere mit der Dämpfermembran (20) oder dem Dämpferkolben (50) gekoppelt ist.
Dämpfereinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Koppelelement als ein Zugelement, insbesondere als ein Zugstab (46), ein Zugseil (54) oder ein Zugrohr (56) gestaltet ist.