DE10207181A1

DE10207181A1 - Kolbenspeicher

Info

Publication number: DE10207181A1
Application number: DE10207181A
Authority: DE
Inventors: Bernd Krieg
Original assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Current assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Priority date: 2001-11-05
Filing date: 2002-02-21
Publication date: 2003-05-15

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Kolbenspeicher, mit zwei durch einen Kolben (1) in einem Gehäuse (2) voneinander getrennten Kammern (3, 4), wovon die erste Kammer (3) mit einem Gas und die zweite Kammer (4) mit einer Flüssigkeit befüllt ist, mit wenigstens einem Paar zwischen der Kolbenwand und der Innenwand des Gehäuses (2) angeordneten Ringdichtungen (5, 6), DOLLAR A wovon die erste Ringdichtung (5) dem Gasdruck der ersten Kammer (3) und die zweite Ringdichtung (6) dem Flüssigkeitsdruck der zweiten Kammer (4) ausgesetzt ist. Zur Benetzung der ersten Ringdichtung (5) mit der Flüssigkeit der zweiten Kammer (4) ist ein Schmierkanal (7) vorgesehen, der von der zweiten Kammer (4) in den Wandbereich des Kolbens (1) geführt ist, der die erste Ringdichtung (5) aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Kolbenspeicher, insbesondere für elektrohydraulische Bremsanlagen, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

In der DE 44 42 019 A1 ist bereits ein Kolbenspeicher beschrieben, bei dem ein Präzisionskolben zum Einsatz kommt, der mittels eines in einer Kolbennut eingesetzten Dichtungspaket in einem Präzisionsrohr geführt ist. Der Präzisionskolben trennt eine unter Hochdruck stehende Gaskammer von einer Flüssigkeitskammer, wodurch eine Ringdichtung dem Gasdruck und eine weitere Ringdichtung dem Flüssigkeitsdruck ausgesetzt ist.

Die gewählte Kolbenabdichtung ermöglicht im Langzeitbetrieb keine optimalen Dicht- als auch Gleiteigenschaften, da ein vorzeitiger Verschleiß und eine unzulässige Undichtigkeit der dem Gasdruck ausgesetzten Ringdichtung nicht ausgeschlossen werden kann. Dies zwingt zur Verwendung besonders hochwertiger Gleit- bzw. Dichtwerkstoffe.

Daher ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen einfachen, funktionssicheren Kolbenspeicher zu schaffen, der vorgenannte Nachteile nicht aufweist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß für einen Kolbenspeicher der angegebenen Art durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Bei der vorliegenden Erfindung handelt es sich um einen neuartigen Kolbenspeicher, bei dem die Medientrennung und die Schmierung des Kolbenhemds und die dem Gasdruck ausgesetzten ersten Ringdichtungen mittels einer verblüffend einfachen Flüssigkeitsversorgung erfolgt, wozu im Bereich der ersten Ringdichtung ein Schmierkanal angeordnet ist, der mit der die Flüssigkeit aufnehmenden zweiten Kammer verbunden ist.

Hierdurch wird aus der Richtung der Flüssigkeitskammer eine geringe, in der Regel unter Druck stehende Flüssigkeitsmenge durch die Wand des Kolbenhemds zur ersten, dem Gasdruck ausgesetzten Ringdichtung gefördert, sodaß ein Trockenlauf des Kolbens im Bereich der ersten Ringdichtung wirkungsvoll verhindert wird.

Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung werden im folgenden anhand der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels erläutert.

Die Fig. 1 zeigt einen Kolbenspeicher, insbesondere für elektrohydraulische Bremsanlagen, mit zwei durch einen Kolben 1 in einem Gehäuse 2 voneinander getrennte Kammern 3, 4. Die erste Kammer 3, die oberhalb des Kolbens 1 angeordnet ist, weist eine Befüllung mit, einem Hochdruckgas auf, während die zweite Kammer 4, die unterhalb des Kolbens 1 angeordnet ist, über einen Druckanschluß an der zweiten Kammer 4 mit einer darin zu speichernden Hochdruckflüssigkeit befüllbar ist. Abweichend von der abgebildeten Kolbenposition, in der die zweite Kammer 4 über den Druckanschluß in Richtung eines Druckmittelverbrauchers entleert ist, komprimiert der Kolben 1 in der Befüllstellung der zweiten Kammer 4 mit Flüssigkeit das Gas in der ersten Kammer 3 infolge seiner nach oben gerichteten Hubbewegung. Zwischen der Kolbenwand und der Innenwand des Gehäuses 2 sind untereinander mehrere Ringdichtungen 5, 6 angeordnet, wovon die in der Nähe des oberen Kolbenrands angebrachte erste Ringdichtung 5 dem Gasdruck der ersten Kammer 3 ausgesetzt ist, während die in der Nähe des Kolbenbodens, d. h. am unteren Abschnitt der Kolbenwand positionierte zweite Ringdichtung 6 gegen den Flüssigkeitsdruck der zweiten Kammer 4 abdichtet. Um ein möglichst einfaches Dichtungsmaterial für die erste Ringdichtung 5 verwenden zu können, wird eine Benetzung der ersten Ringdichtung 5 mit der Flüssigkeit aus der zweiten Kammer 4 vorgeschlagen, wozu ein Schmierkanal 7 im Kolbenspeicher vorgesehen ist, der die Flüssigkeit aus der zweiten Kammer 4 zu Schmier- und Dichtzwecken zur ersten Ringdichtung 5 leitet.
Entsprechend der Abbildung erstreckt sich der Schmierkanal 7 innerhalb der Kolbenwand zu einer in der Kolbenaußenwand angeordneten Schmiernut 8, die möglichst nahe an der ersten Ringdichtung 5 gelegen ist.
Anstelle den Schmierkanal 7 abbildungsgemäß innerhalb der Kolbenwand anzuordnen, ist es auch möglich, den Schmierkanal 7 beispielsweise durch die Verwendung eines Rohres entlang der Kolbeninnenwand zu führen. Die in der Kolbenaußenwand angeordnete Schmiernut 8 kann abweichend von Fig. 1 auch unmittelbar durch die Ringnut gebildet werden, welche die erste Ringdichtung 5 aufnimmt.
Die Schmiernut 8 ist in der Fig. 1 zwischen einem paar erste Ringdichtungen 5 angeordnet. Diese paarweise Dichtungsanordnung ist bei Wunsch oder Bedarf zur Erfüllung einer Redundanz vorteilhaft, jedoch nicht zwingend erforderlich.
Zur Erfüllung der gestellten Aufgabe genügt es, wenn die Schmiernut 8 unmittelbar in einem Axialabstand zwischen den für die erste und zweite Ringdichtung 5, 6 vorgesehenen Kolbenringnuten am Kolbenhemd angeordnet ist.
Bei Bedarf ist ein als Rückschlagventil ausgeführtes Schmierstoffventil 9 im Schmierkanal 7 eingesetzt, das bei einem Druckabfall in der zweiten Kammer 4 einen unerwünschten Rückfluß von Flüssigkeit aus der Schmiernut 8 in die zweite Kammer 4 verhindert. Das Schmierstoffventil 9 verhindert außerdem, daß das aus der ersten Kammer 3 strömende Leckagegas nach dem Passieren der ersten Ringdichtung 5 und der Schmiernut 8 in die zweite Kammer 4 entweichen kann. Ein unerwünschtes Vermischen der Flüssigkeit in der zweiten Kammer 4 mit dem Leckagegas der ersten Kammer 3 wird somit wirkungsvoll verhindert. Eine Vermischung von kompressiblen und inkompressiblen Betriebsstoffen in der Kammer 4 führt nämlich bei der Verwendung des Kolbenspeichers für elektrohydraulische Kraftfahrzeug-Bremsanlagen zum Verlust der Bremswirkung, sobald ein Vermischen des Leckagegases mit der blasenfreien Bremsflüssigkeit in der zweiten Kammer 4 eintritt.
Das Schmierstoffventil 9 ist im Kolbenboden angeordnet, da dort besonders günstige Einbauverhältnisse vorliegen. Zur Speicherung und gleichmäßigen Verteilung der Flüssigkeit in der Schmiernut 8 ist unmittelbar in die Schmiernut 8 ein ringförmig am Kolbenhemd umlaufender Schmierfilz 10 eingesetzt, wodurch sich am Umfang des Kolbens 1 im Bereich der ersten Ringdichtung 5 eine gleichmäßige Verteilung der Flüssigkeit und Flüssigkeitsbenetzung der Kolbengleitfläche ergibt. Überdies eignet sich der Schmierfilz 10 vorteilhaft zur Flüssigkeitsspeicherung, so daß auch bei einer mangelhaften oder gar fehlenden Schmierstoffversorgung für eine gewisse Zeit die Flüssigkeitsschmierung im Bereich der ersten Ringdichtung 5 bestehen bleibt.
Das Schmierstoffventil 9 öffnet in Richtung der ersten Ringdichtung 5 druckabhängig während des Füllvorgangs der zweiten Kammer 4 mit Flüssigkeit. Die Flüssigkeit gelangt folglich durch den von einer Feder am Schmierstoffventil 9 eingestellten Druck in den Schmierkanal 7 und in die Schmiernut 8 und verteilt sich dort gleichmäßig über den Schmierfilz 10 auf den die beiden ersten Ringdichtungen 5 aufweisenden Kolbenwandbereich. Zwischen der ersten und zweiten Ringdichtung 5, 6 befindet sich an der Kolbenwand eine umlaufende Ausnehmung, die mit der Gehäusewand einen Leckageraum 11 zur Aufnahme von überschüssiger Flüssigkeit und Leckagegas bildet. Der Leckageraum 11 kann über eine Leckagebohrung 12 in der Gehäusewand, die von einem als Gummiband ausgeführten Rückschlagventil 13 normalerweise verschlossen ist, in Richtung der Atmosphäre entleert werden.
Der Schmierkanal 7 und/oder die Schmiernut 8 ist abhängig vom gewähltem Gehäuse- und Kolbenwerkstoff entweder durch Kunststoff- Spritzgießen oder durch ein Metall- Druckgußverfahren hergestellt.
Die Ringdichtungen 5, 6 sind als elastomere Formringe in den Ringnuten des Gehäuses 1 montiert und teilweise mit Backringen versehen.
Das Gehäuse 1 ist vorteilhaft durch Tiefziehen, Fließpressen oder Spritzgießen kostengünstig aus Stahl, Aluminium oder auch verstärktem Kunststoff hergestellt. Ebenso ist der Kolben 9 vorteilhaft in einer einfachen Formgebung aus verstärktem Kunststoff, aus Stahl oder Aluminium im Tiefzieh- bzw. Fließpreßverfahren hergestellt, wobei durch die bedarfsgerechte Kolbenformgebung und durch eine in Richtung der Kolbenachse veränderbaren Position des Kolbenbodens die Volumenaufnahme der Gas- und Flüssigkeitskammer 4, 3 derart beeinflußt werden kann, daß unter Beibehaltung der Gehäuse- und Kolbenabmessung die Kennliniencharakeristik des Kolbenspeichers in einem weiten Betriebsbereich an die Anforderung der Bremsanlage angepaßt werden kann.
Zur Erfassung der Position des Kolbens 9 sind an dessen Innen- oder Außenwand oder in der Kolbenwand beispielsweise Magnetspuren angeordnet, so daß die Kolbenposition anhand der an sich bekannten elektromagnetischen Meßsensorik überwacht werden kann. Bezugszeichenliste 1 Kolben
2 Gehäuse
3 Kammer
4 Kammer
5 Ringdichtung
6 Ringdichtung
7 Schmierkanal
8 Schmiernut
9 Rückschlagventil
10 Schmierfilz
11 Leckageraum
12 Leckagebohrung
13 Rückschlagventil

Claims

1. Kolbenspeicher, insbesondere für elektrohydraulische Bremsanlagen, mit zwei durch einen Kolben (1) in einem Gehäuse (2) voneinander getrennte Kammern (3, 4), wovon die erste Kammer (3) mit einem Gas und die zweite Kammer (4) mit einer Flüssigkeit befüllt ist, mit wenigstens einem paar zwischen der Kolbenwand und der Innenwand des Gehäuses (2) angeordneten Ringdichtungen (5, 6), wovon die erste Ringdichtung (5) dem Gasdruck der ersten Kammer (3) und die zweite Ringdichtung (6) dem Flüssigkeitsdruck der zweiten Kammer (4) ausgesetzt ist, dadurch gekennzeichnet, daß zur Schmierung der ersten Ringdichtung (5) mit der Flüssigkeit der zweiten Kammer (4) ein Schmierkanal (7) vorgesehen ist, der von der zweiten Kammer (4) in den Wandbereich des Kolbens (1) geführt ist, der die erste Ringdichtung (5) aufweist.

2. Kolbenspeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Schmierkanal (7) innerhalb der Kolbenwand zu einer in der Kolbenaußenwand angeordneten Schmiernut (8) erstreckt, die möglichst nahe an der ersten Ringdichtung (5) gelegen ist.

3. Kolbenspeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Schmierkanal (7) entweder innerhalb der Kolbenwand oder entlang der Kolbeninnenwand zu einer in der Kolbenaußenwand angeordneten Ringnut erstreckt, welche die erste Ringdichtung (5) aufnimmt.

4. Kolbenspeicher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmiernut (8) zwischen der ersten und zweiten Ringdichtung (5, 6) in der Kolbenaußenwand angeordnet ist, wobei die beiden Ringdichtungen (5, 6) in einem Axialabstand voneinander am Außenumfang des Kolbens (1) in Kolbenringnuten eingesetzt sind.

5. Kolbenspeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein als Rückschlagventil ausgeführtes Schmierstoffventil (9) im Schmierkanal (7) eingesetzt ist, das einen unerwünschten Rückfluß von Flüssigkeit in die zweite Kammer (4) verhindert.

6. Kolbenspeicher nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Schmierstoffventil (9) an der tiefsten Stelle im Kolbenboden angeordnet ist.

7. Kolbenspeicher nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Speicherung und gleichmäßigen Verteilung der Flüssigkeit in der Schmiernut (8) in die Schmiernut (8) ein ringförmig am Kolbenhemd umlaufender Schmierfilz (10) eingesetzt ist.

8. Kolbenspeicher nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Schmierstoffventil (9) druckabhängig während des Füllvorgangs der zweiten Kammer (4) mit Flüssigkeit in Richtung der ersten Ringdichtung (5) öffnet.

9. Kolbenspeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schmierkanal (7) und/oder die Schmiernut (8) entweder durch Kunststoff-Spritzgießen oder durch ein Metall-Druckgußverfahren hergestellt ist.