DE102019212350A1

DE102019212350A1 - Bremssystemdämpfvorrichtung mit einem Durchlass in einem Trennelement

Info

Publication number: DE102019212350A1
Application number: DE102019212350.3A
Authority: DE
Inventors: Edgar Kurz; Wolfgang Schuller
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2019-08-19
Filing date: 2019-08-19
Publication date: 2021-04-01
Also published as: JP2021046189A; CN112389395B; US11434963B2; CN112389395A; US20210054890A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Bremssystemdämpfvorrichtung (10) mit einem ersten Raum (20), an den hydraulischer Druck anzulegen ist, und einem zweiten Raum (24), in dem sich ein kompressibles Medium befindet, und einem ersten Trennelement (22) zum Abtrennen des ersten Raumes (20) vom zweiten Raum (24), wobei die Bremssystemdämpfvorrichtung (10) einen dritten Raum (28), in dem sich ein kompressibles Medium befindet, und ein zweites Trennelement (26) zum Abtrennen des zweiten Raumes (24) vom dritten Raum (28) aufweist, wobei der zweite Raum (24) mit dem dritten Raum (28) mittels eines in dem zweiten Trennelement (26) gestalteten Durchlasses (50) mediumleitend verbunden ist, und wobei mit dem ersten Trennelement (22) ein Verschlusselement (34) zu bewegen ist, mittels dessen der Durchlass (50) in einer Bewegungsrichtung (92) zu verschließen ist, sobald in dem ersten Raum (20) der hydraulische Druck einen vordefinierten Druckwert (68) erreicht hat. Erfindungsgemäß ist in dem Durchlass (50) ein Steckelement (82) angeordnet.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine Bremssystemdämpfvorrichtung mit einem ersten Raum, an den hydraulischer Druck anzulegen ist, und einem zweiten Raum, in dem sich ein kompressibles Medium befindet. Ein erstes Trennelement dient zum Abtrennen des ersten Raumes vom zweiten Raum. Ferner weist die Bremssystemdämpfvorrichtung einen dritten Raum auf, in dem sich ein kompressibles Medium befindet, und ein zweites Trennelement zum Abtrennen des zweiten Raumes vom dritten Raum. Dabei ist der zweite Raum mit dem dritten Raum mittels eines in dem zweiten Trennelement gestalteten Durchlasses mediumleitend verbunden und mit dem ersten Trennelement ist ein Verschlusselement zu bewegen, mittels dessen der Durchlass in einer Bewegungsrichtung zu verschließen ist, sobald in dem ersten Raum der hydraulische Druck einen vordefinierten Druckwert erreicht hat.
Bremssysteme, insbesondere Hydraulikbremssysteme, dienen zum Verzögern einer Fahrgeschwindigkeit von Fahrzeugen, wie etwa PKWs und LKWs. Im Betrieb solcher Bremssysteme treten verschiedene dynamische Effekte auf, unter anderem Druckschwankungen in dort vorhandenen Leitungen und Räumen, die zu Schwingungen bzw. Pulsationen und dadurch zu unerwünschten Geräuschen und Vibrationen führen. Um solche Schwingungen zu minimieren bzw. eine Dämpfwirkung bei diesen Schwingungen zu erzielen, werden Bremssystemdämpfvorrichtungen, im Folgenden auch Dämpfer genannt, an einem oder mehreren Einbauorten im Bremssystem eingesetzt. Diese Dämpfer umfassen einen ersten Raum, in dem ein hydraulischer Druck anzulegen ist. Der Raum ist grundsätzlich eine Art Behälter. Der Druck ist grundsätzlich das Ergebnis einer auf eine Fläche einwirkenden Kraft. In den Dämpfern wird eine Kraft hydraulisch, das heißt über eine unter Druck stehende Flüssigkeit, übertragen.
Bekannt sind Dämpfer mit einem Trennelement, welches den Raum in einen ersten Raum, in dem sich eine Flüssigkeit bzw. ein Fluid befindet, und einen zweiten Raum trennt, in dem sich ein kompressibles Medium, in der Regel in Form eines Gases, befindet. Das Volumen eines Raumes eines verformbaren Behälters, in dem sich ein Gas befindet, nimmt bekanntlich ab, wenn von außen ein erhöhter Druck auf diesen Behälter ausgeübt wird. Genauso nimmt mittels des Trennelements auch das Volumen des zweiten Raumes ab, wenn am ersten Raum ein hydraulischer Druck anliegt.
Lässt dieser Druck wieder nach, so nimmt entsprechend auch das Volumen des Gases und somit des zweiten Raumes wieder zu. Der zweite Raum wirkt also wie eine pneumatische Feder, auch Gasfeder genannt. Wie weich oder hart diese Gasfeder dämpft, ist abhängig vom Gasvolumen des zweiten Raumes. Je größer das Gasvolumen, umso weicher die Dämpfung.
Bei einem Bremsvorgang tritt ein Fahrzeugführer auf ein Bremspedal, welches dabei einen Pedalweg zurücklegt. Dieser Pedalweg steht in direktem Zusammenhang zum Gasvolumen des hier relevanten zweiten Raumes. Je größer das Gasvolumen ist, umso länger ist auch der Pedalweg. Der positive Effekt einer weichen Dämpfung steht somit dem negativen Effekt einer großen Pedalweglänge gegenüber.
Der dritte Raum enthält wie der zweite Raum das kompressible Medium, welches vorzugsweise mit einem Gas und besonders bevorzugt mit Luft gestaltet ist. Das zweite Trennelement separiert den dritten vom zweiten Raum, wobei die beiden Räume aber zunächst mittels des mediumleitenden Durchlasses verbunden bleiben. Der Durchlass bzw. die Anbindung ist vorzugsweise mit einer einfachen Bohrung gestaltet und mittels des Verschlusselements des ersten Trennelements verschließbar. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Verschlusselement einfach um einen Flächenbereich auf der Oberfläche des ersten Trennelements. Dieses Verschlusselement verschließt erst dann den Durchlass, wenn ein dafür ausreichender hydraulischer Druck in dem ersten Raum anliegt. Konkret ist das erste Trennelement insbesondere ab dem vordefinierten Druckwert soweit verformt, dass es dann an dem zweiten Trennelement anliegt. Das zweite Trennelement bildet also vorzugsweise einen Anschlag für das V ersch lusselement.
Aufgrund des verschlossenen Durchlasses ist der dritte Raum dann vom zweiten Raum abgekoppelt und steht somit nicht mehr für den restlichen Dämpfer zur Verfügung. Für die weitere Dämpfwirkung oberhalb des vordefinierten Druckwerts verbleibt nur noch das Mediumvolumen im zweiten Raum. Dieses ist aufgrund des in Richtung des zweiten Trennelements verformten ersten Trennelements nun relativ klein. Somit hat der erfindungsgemäße Dämpfer nur noch eine geringere Elastizität und Dämpfwirkung, denn der zweite Raum kann kaum noch Volumen aufnehmen. Der Effekt dabei ist, dass sich nun ein Pedalweg bzw. der Weg eines Bremspedals des Bremssystems bei einer Betätigung mittels eines Fahrzeugführers nicht mehr wesentlich verlängert.
Das erste Trennelement kann bei Verschluss des Durchlasses sogar vollständig an der Innenwand des zweiten Raumes, einschließlich der dem zweiten Raum zugewandten Seite des zweiten Trennelements anliegen, sodass der zweite Raum gänzlich verschwindet bzw. kein Volumen mehr hat. Dann verlängert sich der Pedalweg ab dem vordefinierten Druckwert überhaupt nicht mehr. Die dadurch ebenfalls wegfallende Dämpfwirkung ist vertretbar, denn der für die Dämpfung relevante Druckbereich liegt unterhalb des vordefinierten Druckwerts.
Der Druckwert ist also vorzugsweise so gewählt bzw. vordefiniert, dass er den oberen Grenzwert eines für die Dämpfung relevanten Druckbereichs darstellt. Die jeweiligen Volumen des zweiten und dritten Raumes sind dabei bevorzugt auf den relevanten Druckbereich und die gewünschte Elastizität bzw. Dämpfwirkung des Dämpfers abgestimmt. Auf diese vorteilhafte Weise verbindet der Dämpfer die große Elastizität des großen Mediumvolumens im für die Dämpfung relevanten Druckbereich mit einer Begrenzung des von dem ersten Raum aufnehmbaren Volumens oberhalb dieses Druckbereichs. Mit anderen Worten, es besteht keine direkte Abhängigkeit mehr zwischen dem verdrängten Volumen an Bremsmedium zum für die Dämpfung verwendeten Mediumvolumen. Der Dämpfer bietet somit hervorragende Dämpfungseigenschaften bei kurzem Pedalweg.
Ein weiterer Vorteil ist, dass der Druck im abgeschlossenen dritten Raum deutlich niedriger ist, als der Druck im zweiten Raum ohne Durchlass zu einem weiteren Raum, also beim Stand der Technik, wäre. Dadurch werden unerwünschte Effekte reduziert. Zum einen verringert sich bei geringerem Druck die Permeation durch das erste Trennelement, zum anderen ist die Temperatur des Mediums bei geringerem Druck nicht so hoch, wodurch eine Materialalterung des ersten Trennelements verzögert wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Schwingungsdämpfung in einem Bremssystem der oben genannten Art kostengünstig herstellbar und zugleich langlebig zu gestalten.
Offenbarung der Erfindung
Erfindungsgemäß ist eine Bremssystemdämpfvorrichtung mit einem ersten Raum geschaffen, an den hydraulischer Druck anzulegen ist, und einem zweiten Raum, in dem sich ein kompressibles Medium befindet, und mit einem ersten Trennelement zum Abtrennen des ersten Raumes vom zweiten Raum. Die erfindungsgemäße Bremssystemdämpfvorrichtung weist ferner einen dritten Raum auf, in dem sich ein kompressibles Medium befindet, und ein zweites Trennelement zum Abtrennen des zweiten Raumes vom dritten Raum, wobei der zweite Raum mit dem dritten Raum mittels eines in dem zweiten Trennelement gestalteten Durchlasses mediumleitend verbunden ist, und wobei mit dem ersten Trennelement ein Verschlusselement zu bewegen ist, mittels dessen der Durchlass in einer Bewegungsrichtung zu verschließen ist, sobald in dem ersten Raum der hydraulische Druck einen vordefinierten Druckwert erreicht hat. Gemäß der Erfindung ist dem Durchlass ein Steckelement angeordnet.
Mit dem erfindungsgemäßen Steckelement ist es möglich am zugehörigen Durchlass eine Abstützung zu schaffen, an der sich das erste Trennelement beim Bewegen in Richtung zu dem zweiten Trennelement anlegen und auf diese Weise abstützen kann. Dadurch kann verhindert werden, dass das zweite Trennelement an oder in dem Durchlass aufgrund von Reibung oder Knickwirkung beschädigt werden könnte.
Mit dem erfindungsgemäßen Steckelement ist dabei insbesondere die Querschnittsfläche des Durchlasses zumindest teilweise zu überdecken. Dabei ist insbesondere vorteilhaft das Steckelement gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung an seiner zum zweiten Raum gewandten Seite mittels einer konvexen Kappe gestaltet. Die konvex, also nach außen gewölbte Kappe trägt ferner dazu dabei, dass sich das erste Trennelement an ihr mit einer Rollbewegung anlegen und abheben kann. Mit dieser Bewegung wird zugleich verhindert, dass das erste Trennelement dort aufgrund von Unterdruck sich festsaugen könnte. Die Kappe schafft eine dornartige Anlagefläche für das erste Trennelement, an der sich dieses Abstützen kann, ohne an der zugehörigen mindestens einen Durchlassöffnung zu blockieren. Die konvexe Form der Kappe trägt zugleich dazu bei, dass sich das erste Trennelement an dieser Kappe ohne Stufung bzw. Knickkante und damit knickfrei anlegen kann.
Vorteilhaft ist entsprechend der oben genannten Vorteile ferner das Steckelement pilzförmig und an seiner zum zweiten Raum gewandten Seite mit einem Pilzkopf gestaltet. Unter Pilzkopf wird dabei hier ein Element verstanden, das im Durchmesser quer zur Längssachse des Steckelements größer ist, als der zugehörige Pilzstiel und damit insbesondere auch größer als der Durchmesser des Durchlasses, in dem dieser Pilzstiel einzustecken ist.
Bei einer weiteren Fortbildung der Erfindung ist das Steckelement an seiner zum zweiten Raum gewandten Seite mit mindestens einer Durchlassöffnung gestaltet, deren Querschnittsfläche im Wesentlichen in der Bewegungsrichtung des Verschlusselements ausgerichtet ist. Die derartige Durchlassöffnung erstreckt sich nicht, wie in der Regel üblich, quer zur Bewegungsrichtung von einem sie verschließenden Verschlusselement, sondern im Wesentlichen in dieser Bewegungsrichtung. Die Querschnittsfläche erstreckt sich damit in der Richtung, in der sich auch das Verschlusselement bewegt. Damit wird erreicht, dass sich das Verschlusselement nicht unmittelbar an Rändern der Durchlassöffnung anlegen und sich in die Durchlassöffnung selbst hineinsetzen kann. Damit kann sich das Verschlusselement auch nicht in der Durchlassöffnung selbst festsetzen bzw. sich in dieser verklemmen. Stattdessen wird das Verschlusselement die Durchlassöffnung vielmehr im Ganzen bzw. weiträumig überdecken und sich an weiter von der Durchlassöffnung entfernten Anlagebereichen anlegen. Damit ist ein Verklemmen bzw. Festsaugen des Verschlusselements an der Durchlassöffnung und dem zugehörigen Durchlass sicher verhindert und auf zugleich sehr kostengünstige Weise eine hohe Betriebssicherheit hergestellt.
Die mindestens eine Durchlassöffnung ist vorzugsweise als ein Schlitz gestaltet. Unter Schlitz wird dabei eine Öffnungsfläche verstanden, die eine vergleichsweise lange Schlitzlänge (von insbesondere 1 und mehr Millimetern) und eine vergleichsweise kleine Schlitzbreite (von insbesondere unter 1 Millimeter) aufweist. Bei dem derartigen Schlitz erstreckt sich dessen Schlitzbreite vorzugsweise in der Bewegungsrichtung des Verschlusselements. Die derartige Durchlassöffnung kann damit mit einer vergleichsweise kleinen Bewegung des Verschlusselements geöffnet und geschlossen werden. Zugleich steht mit der vergleichsweise langen Schlitzlänge eine verhältnismäßig große Querschnittsfläche mit wenig Strömungswiderstand zur Verfügung.
Vorzugsweise sind zwischen zwei und vier, insbesondere drei Durchlassöffnungen vorgesehen. Diese sind in vorteilhafter Weise über den Umfang eines Kreiszylinders verteilt angeordnet. Mehrere und insbesondere eine ungerade Anzahl an Durchlassöffnungen schafft ein unregelmäßiges Strömungsverhalten durch den Durchlass und damit eine an Druckstößen und Druckschwankungen ärmere Strömung durch den erfindungsgemäßen Durchlass.
Das erfindungsgemäße Steckelement ist ferner vorteilhaft an seiner zum dritten Raum gewandten Seite mit mindestens einem Rasthaken gebildet. Der mindestens eine Rasthaken hält das Steckelement in dem Durchlass verliersicher zurück, nachdem dieses dort bei der Montage eingefügt worden ist.
In einer vorteilhaften Ausführungsform ist das zweite Trennelement aus Metall und das Steckelement aus Kunststoff hergestellt. Damit ist eine besonders kostengünstige Herstellung beider Bauteile möglich. Zugleich sind die beiden Bauteile optimal auf ihre Funktionen anzupassen, nämlich für das zweite Trennelement das Abstützen des ersten Trennelements und für das Steckelement das Verhindern eines Beschädigens des zweiten Trennelements am Durchlass. Das Steckelement ist besonders bevorzugt mittels Spritzgießen, hergestellt. Das Spritzgießen, auch als Spritzguss oder Spritzgussverfahren bezeichnet, ist ein Fertigungsverfahren, genauer ein Urformverfahren zur Herstellung von Bauteilen. Dabei wird mit einer Spritzgießmaschine der jeweilige Kunststoff verflüssigt und unter Druck in eine Form eingespritzt.
Bei einer nächsten vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist das erste Trennelement mit einer Membran, vorzugsweise mit einer Rollmembran gestaltet. Membranen sind hier grundsätzlich als Dichtelemente zu verstehen, die als elastische, bewegliche Trennwände bzw. Trennelemente zwei Räume hermetisch gegeneinander abtrennen. Speziell Rollmembrane sind dabei nur für eine einseitige Druckbelastung in Richtung einer Schlaufeninnenseite bzw. Membrankopfsenke vorgesehen. Volumenänderungen setzen Rollmembrane nur eine vernachlässigbar geringe Eigensteifigkeit bzw. einen geringen Widerstand gegen elastische Verformung entgegen. Rollmembrane sind also aufgrund ihrer Formgebung besonders gut als Trennelement für die erfindungsgemäße Bremssystemdämpfvorrichtung geeignet.
Vorteilhaft ist das erste Trennelement aus einem Elastomer, vorzugsweise aus Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk, hergestellt. Elastomere sind formfeste, aber elastisch verformbare Kunststoffe. Diese Kunststoffe können sich daher bei Zug und Druckbelastung verformen, finden aber danach in ihre ursprüngliche, unverformte Gestalt zurück. Somit sind Elastomere besonders gut geeignete Werkstoffe für Trennelemente im Sinne dieser Erfindung, wie zum Beispiel für die oben beschriebene Rollmembran.
Das Elastomer muss seine Elastizität behalten und darf weder zu viel quellen noch schrumpfen. Deshalb muss für das abzudichtende Medium ein geeignetes Elastomer verwendet werden. Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk, auch kurz EPDM genannt, ist ein gegen Bremsmedium beständiges Elastomer und daher für den Einsatz in der erfindungsgemäßen Bremssystemdämpfvorrichtung besonders geeignet.
Zudem ist erfindungsgemäß vorteilhaft der vordefinierte Druckwert mit einem Wert zwischen 0 und 30 bar, vorzugsweise zwischen Bereich 3 und 10 bar, und besonders bevorzugt mit 5 bar vordefiniert. Wenn ein Bremssystem einen Druck von etwa 60 bar an ein zugehöriges Rad eines Fahrzeugs anlegt, bewirkt dies sicher eine Blockade des Rades. Für die Schwingungs- bzw. Pulsationsdämpfung in Bremssystemen ist aber nur ein deutlich kleinerer, begrenzter Druckbereich relevant. Bei einem erreichten Druckwert von etwa 5 bar ist die störende Schwingung bzw. Pulsation bereits ausreichend gedämpft. Daher ist der Druckwert besonders vorteilhaft auf diesen Wert festzulegen.
Darüber hinaus sind in dem zweiten Trennelement vorzugsweise mehrere Durchlässe vorgesehen. Diese Durchlässe sorgen beim Bremsvorgang für eine schnellere Umverteilung des Mediums von dem zweiten in den dritten Raum. Dadurch kann die Elastizität des gesamten Mediumvolumens besser ausgeschöpft werden.
Ferner sind weitere Ausführungsformen vorteilhaft, welche die Bremssystemdämpfvorrichtung noch effizienter machen oder mit alternativen Ausführungsformen ergänzen.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist der dritte Raum in mehrere Teilräume unterteilt, die jeweils mit dem zweiten Raum mittels eines Durchlasses mediumleitend verbunden sind. Die mehreren Teilräume erlauben eine höhere Flexibilität gegenüber der Nutzung nur eines einzelnen dritten Raumes. So werden die Durchlässe zu den einzelnen Teilräumen vorzugsweise nacheinander mittels des ersten Trennelements verschlossen, wodurch die Dämpfwirkung stufenweise verringert wird, und nicht vollständig und plötzlich bei dem einen vordefinierten Druckwert. Außerdem ist mittels Verschließen und Wiederverfügbarmachen von Durchlässen eine variable Anzahl an Teilräumen und somit ein variables Mediumvolumen nutzbar. Dies erleichtert die Abstimmung des Dämpfers auf den relevanten Druckbereich und die gewünschte Elastizität.
So ist das kompressible Medium, welches im zweiten und dritten Raum enthalten ist, vorzugsweise als ein Gas und besonders bevorzugt als Luft gestaltet. Luft ist leicht verfügbar, ohne Kosten einsetzbar und komprimierbar, und somit hervorragend für den Einsatz in der erfindungsgemäßen Bremssystemdämpfvorrichtung geeignet.
Die Mediumvolumen bzw. der zweite und dritte Raum sind alternativ und vorteilhaft mittels einer Kombination mehrerer Dreh-, Kaltschlag- oder Tiefziehteile hergestellt bzw. geschaffen. Drehteile sind Bauteile mit kreisförmigem Querschnitt, Kaltschlagteile sind Verschlussbauteile und Tiefziehteile sind Karosseriebauteile von Fahrzeugen. Alle diese Bauteile sind also in der Automobilbranche leicht zu beschaffen und erhalten mittels der Erfindung einen neuen Verwendungszweck.
Darüber hinaus ist die Bremssystemdämpfvorrichtung bevorzugt für eine Verwendung in Fahrdynamikregelungen und/oder Fremdkraftbremssystemen vorgesehen. Eine Fahrdynamikregelung bzw. Elektronisches Stabilitätsprogramm, auch ESP genannt, ist ein elektronisch gesteuertes Fahrassistenzsystem für ein Kraftfahrzeug, das durch gezieltes Abbremsen einzelner Räder dem Ausbrechen des Kraftfahrzeugs entgegenwirkt. Ein Fremdkraftbremssystem bzw. eine Fremdkraftbremsanlage wird mittels fremd erzeugter Kraft bedient. Beispielsweise ist eine elektrohydraulisch betätigte Bremse eine Fremdkraftbremse, bei der die Betätigungsenergie aus einem hydraulischen Druckspeicher kommt, der von einer Pumpe aufgeladen wird.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Lösung anhand der beigefügten schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:

1 ein erstes Beispiel einer Bremssystemdämpfvorrichtung, wie sie die Grundlage der Erfindung bildet,
2 die Bremssystemdämpfvorrichtung in 1 bei einem ersten angelegten hydraulischen Druck,
3 die Bremssystemdämpfvorrichtung in 1 bei einem zweiten angelegten hydraulischen Druck,
4 ein Diagramm mit Kennlinien zur Abhängigkeit von Druck und Volumenaufnahme in Bremssystemdämpfvorrichtungen und
5 ein zweites Beispiel einer solchen Bremssystemdämpfvorrichtung, geänderte Seite 10 (Reinschrift)
6 das Detail VI gemäß 1 mit dem erfindungsgemäßen Steckelement und
7 das Steckelement gemäß 6 in vergrößerter, perspektivischer Ansicht.

In der 1 ist eine Bremssystemdämpfvorrichtung 10 mit einem Gehäuse 12 und einem Deckel 14 dargestellt. In dem Gehäuse 12 ist eine Zuleitung 16 angeordnet, in der vorliegend kein hydraulischer Druck anliegt, dargestellt mittels eines durchkreuzten Pfeils 18. Die Zuleitung 16 mündet in einen ersten Raum 20, an den sich ein erstes Trennelement 22, hier eine Rollmembran, anschließt. Vom ersten Raum 20 gesehen hinter dem ersten Trennelement 22 befindet sich ein zweiter Raum 24, an den sich ein zweites Trennelement 26 anschließt, wobei sich in Betrachtungsrichtung hinter dem zweiten Trennelement 26 ein dritter Raum 28 befindet.
Im Detail sehen diese Räume 20, 24, 28 und Trennelemente 22, 26 folgendermaßen aus. Der erste Raum 20 ist umgeben von einer Gehäuseinnenwand 30 und einer ersten Trennelementinnenwand 32 des ersten Trennelements 22, im Folgenden als Rollmembran bezeichnet. Mittig in dem Trennelement 22 und mit diesem einstückig ausgebildet ist ein Verschlusselement 34 angeordnet, von dem sich das Trennelement 22 weiter nach außen zu einer Membranfalte 36 erstreckt. Innerhalb der Membranfalte 36 bzw. von dieser umgeben befindet sich eine Membranfaltensenke 38. Im Anschluss an die Membranfalte 36 erstreckt sich das Trennelement 22 bis zu einem Membrankragen 40, der eine Kopplungsfassung 42 des Gehäuses 12 umgreift. Das als Rollmembran gestaltete Trennelement 22 liegt mit einem Teil seiner Trennelementinnenwand 32 dichtend an der Gehäuseinnenwand 30 an, und ist mit einer ersten Trennelementaußenwand 44 dem zweiten Raum 24 zugewandt. Der zweite Raum 24 ist umgeben von der ersten Trennelementaußenwand 44 und einer zweiten Trennelementinnenwand 46 des zweiten Trennelements 26.
Das zweite Trennelement 26 erstreckt sich mit einer Membranhalteeinrichtung 48 in die Membranfaltensenke 38. Mittig in dem zweiten Trennelement 26 ist ein Durchlass 50 angeordnet, welcher den zweiten Raum 24 mit dem dritten Raum 28 verbindet. Dabei führt der Durchlass 50 durch die zweite Trennelementinnenwand 46, das zweite Trennelement 26 und ein zweite Trennelementaußenwand 52 hindurch. Der dritte Raum 28 ist umgeben von der zweiten Trennelementaußenwand 52 und einer Deckelinnenwand 54 des Deckels 14.
Im dargestellten Ausgangszustand der Bremssystemdämpfvorrichtung 10 liegt in dem ersten Raum 20, in dem sich ein Bremsmedium befindet, zunächst kein hydraulischer Druck 18 an. Das Trennelement 22, welches aus einem Elastomer hergestellt ist, befindet sich hier im Wesentlichen in ihrer Grundform. Dabei liegt sie an der Gehäuseinnenwand 30 derart an, dass der erste Raum 20 zum zweiten Raum 24 hermetisch abgedichtet ist, wobei sich in dem zweiten Raum 24 ein Gas befindet, hier speziell Luft. Dieses Gas befindet sich auch in dem dritten Raum 28, der mittels des Durchlasses 50 mit dem zweiten Raum 24 verbunden ist. Somit bilden diese beiden Räume 24, 28 ein gemeinsames für die Dämpfung verfügbares Gasvolumen. Aufgrund der größeren Elastizität dieses Gasvolumens wird beim Bremsen bzw. beim Anlegen eines hydraulischen Drucks an den ersten Raum 20 eine bessere Dämpfwirkung erzielt.
Wenn ein hydraulischer Druck im ersten Raum 20 anliegt, verformt sich das Trennelement 22 derart, dass sich das Gasvolumen im zweiten Raum 24 verkleinert. Das Verschlusselement 34 bewegt sich dabei in den zweiten Raum 24 hinein. Ab einem bestimmten hydraulischen Druck, der oberhalb eines für die Dämpfung relevanten Druckbereichs festgelegt ist, liegt das Verschlusselement 34 an der zweiten Trennelementinnenwand 46 des zweiten Trennelements 26 an und verschließt den Durchlass 50 zum dritten Raum 28. Dabei wirkt das zweite Trennelement 26 wie ein Anschlag. Zustände der Bremssystemdämpfvorrichtung 10, bei denen das Trennelement 22 bzw. dessen Verschlusselement 34 an dem zweiten Trennelement 26 anliegt und den Durchlass 50 verschließt, sind in 2 und 3 dargestellt.
Aufgrund des verschlossenen Durchlasses 50 ist der dritte Raum 28 nun vom zweiten Raum 24 getrennt, wodurch für die weitere Dämpfung nur noch das verbliebene Gasvolumen im zweiten Raum 24 verwendet werden kann. Die Elastizität und Dämpfwirkung ist nur noch gering, denn der zweite Raum 24 kann kaum noch Volumen aufnehmen. Diese Wirkung ist gewollt, denn so wird auch der Weg eines mit dem Bremssystem verbundenen Bremspedals nicht mehr wesentlich verlängert. Bei dem in 3 dargestellten Zustand der Bremssystemdämpfvorrichtung 10 liegen das Trennelement 22 und das zweite Trennelement 26 lückenlos bzw. vollflächig aneinander an, sodass der zweite Raum 24 gänzlich verschwindet bzw. kein Volumen mehr hat. In diesem Fall verlängert sich der Weg des Bremspedals nicht mehr.
Sobald der im ersten Raum 20 anliegende hydraulische Druck nachlässt, bewegt sich das Trennelement 22 wieder in ihren Ausgangszustand bzw. ihre Ausgangsposition zurück.
Die 2 zeigt die Bremssystemdämpfvorrichtung 10 aus 1, allerdings in einem Zustand, bei dem an dem ersten Raum 20 ein erster hydraulischer Druck anliegt, dargestellt mittels eines Pfeils 56 im Bereich der Zuleitung 16.
Wie bereits erwähnt, liegt das Verschlusselement 34 dabei an der zweiten Trennelementinnenwand 46 des zweiten Trennelements 26 an und verschließt den Durchlass 50 zum dritten Raum 28. Für die weitere Dämpfung ist somit nur noch das verbliebene Volumen im zweiten Raum 24 verwendbar. In der Darstellung von 2 ist das hauptsächlich der Bereich um die Membranhalteeinrichtung 48. Die Auswirkungen auf die Dämpfung und den Bremsvorgang wurden bereits ausführlich in der Beschreibung zu 1 ausgeführt und werden hier daher nicht erneut beschrieben.
In der 3 ist die Bremssystemdämpfvorrichtung 10 aus 1 dargestellt, allerdings in einem Zustand, bei dem an dem ersten Raum 20 ein zweiter hydraulischer Druck anliegt, dargestellt mittels eines Pfeils 58 im Bereich der Zuleitung 16.
Wie bereits erwähnt, liegt das Verschlusselement 34 dabei an der zweiten Trennelementinnenwand 46 des zweiten Trennelements 26 an und verschließt den Durchlass 50 zum dritten Raum 28. Darüber hinaus liegen das Trennelement 22 und das zweite Trennelement 26 lückenlos aneinander an, sodass der zweite Raum 24 kein Volumen mehr aufweist. Die damit verbundenen Auswirkungen auf die Dämpfung und den Bremsvorgang wurden bereits ausführlich in der Beschreibung zu 1 ausgeführt und werden daher hier nicht erneut beschrieben.
Die 4 zeigt ein Diagramm zur Abhängigkeit zwischen einem Druck 60 und einer Volumenaufnahme 62 in derartigen Bremssystemdämpfvorrichtungen. Dabei ist der Druck 60 auf der x-Achse und die Volumenaufnahme 62 auf der y-Achse abgebildet. Von einem Koordinatenursprung des Diagramms aus erstrecken sich eine erste Kennlinie 64 und eine zweite Kennlinie 66. Zudem zeigt das Diagramm eine die x-Achse kreuzende vertikale, gestrichelte Linie 68 und eine die y-Achse kreuzende horizontale, gestrichelten Linie 70.
Die erste Kennlinie 64 zeigt die Abhängigkeit zwischen Druck und Volumenaufnahme für eine Bremssystemdämpfvorrichtung mit einem kleinen Volumen von für die Dämpfung zur Verfügung stehendem Medium. Für diese Kennlinie 64 sei hier vereinfacht das Volumen des zweiten Raumes 24 in 1 angenommen.
Die zweite Kennlinie 66, welche sich oberhalb der ersten Kennlinie 64 erstreckt, zeigt die Abhängigkeit von Druck und Volumenaufnahme für eine Bremssystemdämpfvorrichtung 10 mit einem dazu vergleichsweise großen Volumen von für die Dämpfung zur Verfügung stehendem Medium. Vereinfachend wird hierfür die Kennlinie 66 das summierte Volumen des zweiten und dritten Raumes 24, 28 in 1 angenommen.
Mit der die x-Achse kreuzenden vertikalen, gestrichelten Linie ist ein vordefinierter Druckwert 68 dargestellt, der die Obergrenze eines Druckbereichs bildet, der für die Pulsationsdämpfung in derartigen Bremssystemen relevant ist. Dieser relevante Druckbereich erstreckt sich somit vom Koordinatenursprung bis zur gestrichelten Linie.
Mit der die y-Achse kreuzenden horizontalen, gestrichelten Linie ist ein Volumenanschlag 70 für die erfindungsgemäße Bremssystemdämpfvorrichtung 10 dargestellt. Dieser Volumenanschlag liegt in etwa bei dem Volumen des zweiten Raumes 24 in 1.
Mittels entsprechender Auslegung der jeweiligen Volumina des zweiten und dritten Raumes 24, 28 ist die Bremssystemdämpfvorrichtung 10 auf den relevanten Druckbereich und die gewünschte Elastizität bzw. Dämpfwirkung in diesem Druckbereich abgestimmt. Bei einer optimalen Abstimmung, wie in dem Diagramm von 4 dargestellt, kreuzen sich die gestrichelten Linien 68, 70 mit der Kennlinie 66 in einem Punkt.
In 5 ist eine Bremssystemdämpfvorrichtung 10 dargestellt, die sich von der in 1 nur in dem Bereich unterscheidet, in dem das als Rollmembran gestaltete erste Trennelement 22 mit der ersten Trennelementaußenwand 44 zugewandt ist. Das Trennelement 22 selbst und der Bereich, dem das Trennelement 22 mit der ersten Trennelementinnenwand 32 zugewandt ist, stimmen vollständig mit der 1 überein, und werden hier nicht erneut beschrieben.
Der Hauptunterschied zu der Bremssystemdämpfvorrichtung 10 in 1 ist der, dass anstelle des dritten Raumes 28 und dem zugehörigen Durchlass 50 in 1, die Bremssystemdämpfvorrichtung 10 hier in 5 einen ersten Teilraum 72 mit einem Durchlass 74 und einen zweiten Teilraum 76 mit einem zweiten Durchlass 78 aufweist. Dabei sind die beiden Teilräume 72, 76 mittels einer Trennwand 80 separiert. Ein weiterer Unterschied zu 1 besteht darin, das sich hier in 5 das zweite Trennelement 26 bis zur Gehäuseinnenwand 30 erstreckt und den Deckel 14 von dieser separiert.
Alle weiteren Merkmale entsprechen denen in 1. So ist der zweite Raum 24 auch hier umgeben von der ersten Trennelementaußenwand 44 und einer zweiten Trennelementinnenwand 46 des zweiten Trennelements 26. Ebenfalls erstreckt sich das zweite Trennelement 26 hier mit einer Membranhalteeinrichtung 48 in die Membranfaltensenke 38 des Trennelements 22. Zudem sind die Teilräume 72, 76 neben der Trennwand 80, wie der dritte Raum 28 in 1 umgeben von der zweiten Trennelementaußenwand 52 und einer Deckelinnenwand 54 des Deckels 14.
Die Funktionsweise ist hier ähnlich wie bei der Bremssystemdämpfvorrichtung 10 in 1. Wenn im ersten Raum 20 ein hydraulischer Druck anliegt, verformt sich auch hier das Trennelement 22 derart, dass sich das Gasvolumen im zweiten Raum 24 verkleinert. Dabei bewegt sich das Verschlusselement 34 in den zweiten Raum 24 hinein und liegt ab einem bestimmten hydraulischen Druck, der idealerweise der Obergrenze des relevanten Druckbereichs entspricht, an dem zweiten Trennelement 26 an und verschließt die Durchlässe 74, 78 zu den hse abgebildet. Von
Sobald der im ersten Raum 20 anliegende hydraulische Druck nachlässt, bewegt sich das als Rollmembran gestaltete Trennelement 22 wieder in ihren Ausgangszustand bzw. ihre Ausgangsposition zurück. Dadurch sind die Durchlässe 74, 78 dann wieder geöffnet und die Teilräume 72, 76 wieder mit dem zweiten Raum 24 verbunden.
Die 6 und 7 veranschaulichen ein Ausführungsbeispiel, bei dem in dem Durchlass 50 ein Steckelement 82 vorgesehen ist. Das Steckelement 82 ist pilzförmig mit einem sich entlang seiner Längsachse 84 erstreckenden, kreiszylindrischen Pilzstift 86 und einem daran an der dem zweiten Raum 24 zugewandten Seite ausgebildeten Pilzkopf 88. Der Durchmesser des Pilzstifts 86 ist geringfügig kleiner als der Durchmesser des Durchlasses 50. Der Durchmesser des Pilzkopfes 88 ist größer als der Durchmesser des Durchlasses 50, so dass das Steckelement 82 mittels des Pilzkopfes 88 in dem Durchlass 50 zurückgehalten ist. An der dem dritten Raum 28 zugewandten Seite weist der Pilzstift 86 drei Rastnasen bzw. Rasthaken 90 auf, mittels denen er auch auf dieser Seite des zweiten Trennelements 26 in dem Durchlass 50 zurückgehalten ist.
Der Pilzkopf 88 ist an der dem zweiten Raum 24 zugewandten Seite als eine konvexe Kappe gestaltet, an die sich das erste Trennelement 22 beim Bewegen in Richtung zum zweiten Trennelement 26 anlegen und abstützen kann. Das als Membran gestaltete erste Trennelement 22 kann dabei nicht in den Durchlass 50 eintreten und daher dort nicht aufgrund von Reibung und Knickung beschädigt werden. Zudem ist mit der vergleichsweise großen Fläche der konvexen Kappe eine große Angriffsfläche für das aus dem dritten Raum 28 durch den Durchlass 50 in den zweiten Raum 24 eintretende Fluid geschaffen, so dass dort das erste Trennelement 22 beim Zurückbewegen
Beim derartigen Bewegen wird das erste Trennelement 22 mit seinem Verschlusselement 34 zum Vergrößern und Verkleinern des zweiten Raums 24 und insbesondere zum Öffnen und Verschließen des Durchlasses 50 in einer Bewegungsrichtung 92 bewegt. Das Steckelement 82 ist nun an seiner dem Verschlusselement 34 zugewandten Seite nicht wie eigentlich zu erwarten und in den 1 bis 7 dargestellt mit einer Durchlassöffnung gestaltet, dessen Querschnittsfläche sich quer zu dieser Bewegungsrichtung 92 befindet. Stattdessen sind an dem Steckelement 82 an dessen Pilzkopf 88 drei Durchlassöffnungen 94 vorgesehen, die einzeln mittels je eines Durchlasskanals 96 am Pilzstift 86 entlang fluidleitend zu der dem dritten Raum 28 zugewandten Seite des Steckelements 82 geführt sind.
Die Durchlassöffnungen 94 sind einzeln mit je einer Querschnittfläche 98 gebildet, die sich unter der zentralen, konvexen Kappe im Bodenbereich der becherförmigen Trennelementinnenwand 46 befinden und dabei im Wesentlichen in der Bewegungsrichtung 92 des Verschlusselements 34 ausgerichtet sind. Unter „im Wesentlichen“ wird dabei verstanden, dass sich die Querschnittfläche 98 mit ihrer Flächenebene genau in Bewegungsrichtung 92 oder zumindest in einem Winkel von weniger als 10°, insbesondere weniger als 5°, zu dieser Bewegungsrichtung 92 erstreckt.
Die einzelne Querschnittfläche 98 weist dabei die Form eines Schlitzes auf, sie hat also im Vergleich zu Ihrer Schlitzlänge eine verhältnismäßig kleine Schlitzbreite.
Das derart hinsichtlich seiner Formgebung vergleichsweise komplexe Steckelement 82 ist vorliegend mittels eines Spritzgießvorgangs aus Kunststoff hergestellt, wohingegen das hinsichtlich seiner Formgebung vergleichsweise einfache zweite Trennelement 26 mit seinem Durchlass 50 aus Metall gebildet ist.

Claims

Bremssystemdämpfvorrichtung (10) mit einem ersten Raum (20), an den hydraulischer Druck anzulegen ist, und einem zweiten Raum (24), in dem sich ein kompressibles Medium befindet, und einem ersten Trennelement (22) zum Abtrennen des ersten Raumes (20) vom zweiten Raum (24), wobei die Bremssystemdämpfvorrichtung (10) einen dritten Raum (28), in dem sich ein kompressibles Medium befindet, und ein zweites Trennelement (26) zum Abtrennen des zweiten Raumes (24) vom dritten Raum (28) aufweist, wobei der zweite Raum (24) mit dem dritten Raum (28) mittels eines in dem zweiten Trennelement (26) gestalteten Durchlasses (50) mediumleitend verbunden ist, und wobei mit dem ersten Trennelement (22) ein Verschlusselement (34) zu bewegen ist, mittels dessen der Durchlass (50) in einer Bewegungsrichtung (92) zu verschließen ist, sobald in dem ersten Raum (20) der hydraulische Druck einen vordefinierten Druckwert (68) erreicht hat, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Durchlass (50) ein Steckelement (82) angeordnet ist.
Bremssystemdämpfvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Steckelement (82) an seiner zum zweiten Raum (24) gewandten Seite mittels einer konvexen Kappe gestaltet ist.
Bremssystemdämpfvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Steckelement (82) pilzförmig und an seiner zum zweiten Raum (24) gewandten Seite mit einem Pilzkopf (88) gestaltet ist.
Bremssystemdämpfvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Steckelement (82) an seiner zum zweiten Raum (24) gewandten Seite mit mindestens einer Durchlassöffnung (94) gestaltet ist, deren Querschnittsfläche (98) im Wesentlichen in der Bewegungsrichtung (92) des Verschlusselements (34) ausgerichtet ist.
Bremssystemdämpfvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Durchlassöffnung (94) als ein Schlitz gestaltet ist.
Bremssystemdämpfvorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen zwei und vier, insbesondere drei Durchlassöffnungen (94) vorgesehen sind.
Bremssystemdämpfvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Steckelement (82) an seiner zum dritten Raum (28) gewandten Seite mit mindestens einem Rasthaken (90) gebildet ist.
Bremssystemdämpfvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Trennelement (26) aus Metall und das Steckelement (82) aus Kunststoff hergestellt sind.
Bremssystemdämpfvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Trennelement (22) mit einer Membran, vorzugsweise mit einer Rollmembran gestaltet ist.
Bremssystemdämpfvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Trennelement (22) aus einem Elastomer, vorzugsweise aus Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk, hergestellt ist.