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Stand der
Technik
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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Druckspeicher für eine Hydraulikanlage,
welcher insbesondere in Fahrzeugen verwendet wird sowie eine Bremsanlage
mit einem derartigen Druckspeicher.
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Druckspeicher
zum Speichern von Hydraulikflüssigkeit
sind beispielsweise in Fahrzeugen in Bremsanlagen bekannt. Der Druckspeicher,
in welchem Hydraulikflüssigkeit
für den
Bremskreislauf gespeichert wird, ist dabei in einem Druckgehäuse angeordnet,
in welchem zwischen 0 bis 400 × 105 Pa herrschen. Die Hydraulikflüssigkeit
im Speicher liegt dabei ca. bei 70 × 105 Pa.
Der Druckspeicher weist dabei üblicherweise
einen Metallfaltenbalg auf, welcher bei vollständiger Entleerung des Druckspeichers,
z.B. für
einen Wechsel der Bremsflüssigkeit, gegen
den hohen Vorspanndruck innerhalb des Druckgehäuses abgestützt werden muss. Dies wird durch
Vorsehen eines mechanischen Anschlages zwischen den beiden Bauteilen,
an denen der Metallfaltenbalg jeweils befestigt ist, erreicht. Dadurch
wird verhindert, dass der Metallfaltenbalg zu stark zusammengedrückt wird,
so dass Beschädigungen
am Metallfaltenbalg verhindert werden können und die Lebensdauer des
Metallfaltenbalgs deutlich vergrößert wird.
Der oben beschriebene Anschlag des Druckspeichers ist häufig als
eine Endlagendichtung ausgebildet, um eine Abstützung und gleichzeitig eine Abdichtung
in der Endlage, d.h. bei entleertem Druckspeicher und teilweise
zusammengedrücktem Metallfaltenbalg,
zu erreichen. Durch die Abdichtung wird sichergestellt, dass der
Druck innerhalb und außerhalb
des Metallfaltenbalgs im wesentlichen gleich ist und der Metallfaltenbalg
nicht beschädigt
wird. Aufgrund der hohen Anforderungen an derartige Endlagendichtungen
sind diese jedoch in der Herstellung sehr teuer und schwierig zu
montieren. Weiterhin ist die Ausfallsicherheit kritisch.
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Ein
als Kolbenspeicher ausgeführter
Druckspeicher ist aus der
DE
102 53 012 A1 bereits bekannt. Dieser weist einen im Inneren
eines Druckgehäuses
beweglich geführten
Kolben auf. Zwischen dem Kolben und dem Druckgehäuse befindet sich ein Faltenbalgelement,
welches zusammen mit dem Kolben das Innere des Druckgehäuses in
zwei gegeneinander abgedichtete Kammern teilt. Die erste Kammer
ist mit Gas befüllt,
während
die zweite Kammer über
einen Anschluss mit hydraulischer Flüssigkeit befüllbar ist.
Am Druckgehäuse
sind mechanische Anschläge
zur Begrenzung der Kolbenbewegung vorgesehen.
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Vorteile der
Erfindung
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Der
erfindungsgemäße Druckspeicher
mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 weist demgegenüber den
Vorteil auf, dass kein separater Anschlag am Druckspeicher und keine
Endlagendichtung notwendig ist. Dabei weist der erfindungsgemäße Druckspeicher
weiterhin ein geringeres Bauvolumen und ein deutlich geringeres
Gewicht als ein Druckspeicher gemäß dem Stand der Technik auf. Darüber hinaus
kann der erfindungsgemäße Druckspeicher
kostengünstiger
bereitgestellt werden und weist eine verbesserte Dauerfestigkeit
und eine verlängerte
Lebensdauer auf. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass ein
Deckelelement und/oder ein Anschlussstück, zwischen welchen ein Faltenbalgelement,
angeordnet ist, wenigstens einen in Richtung des jeweils anderen
Bauteils vorstehenden Bereich aufweist, welcher integral am Deckelelement
und/oder am Anschlussstück
gebildet ist. Dabei stützt
sich im entleerten Zustand des Druckspeichers das Deckelelement über das
Faltenbalgelement und den vorstehenden Bereich ab.
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Die
Unteransprüche
haben bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung zum Gegenstand.
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Vorzugsweise
ist der vorstehende Bereich im wesentlichen am äußeren Umfang des Deckelelements
bzw. des Anschlussstücks
gebildet. Dabei kann der vorstehende Bereich je nach Ausgestaltung des
Deckelelements bzw. des Anschlussstückes ringförmig oder rechteckig oder quadratisch
sein.
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Weiterhin
bevorzugt weist der vorstehende Bereich wenigstens eine sich verjüngende Fläche auf.
Dadurch kann sichergestellt werden, dass das Faltenbalgelement nur
an vorbestimmten Bereichen, an denen es mit der sich verjüngenden
Fläche
in Kontakt kommt, zusammengedrückt
wird und zur Abstützung
des Deckelelements verwendet wird.
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Weiter
bevorzugt weist die sich verjüngende Fläche an dem
Bereich, an welchem sich das Faltenbalgelement abstützt, die
größte Steigung
auf. Dadurch kann der Abstützbereich
am Faltenbalgelement gezielt angeordnet werden und insbesondere vom
inneren bzw. äußeren Rand
des Faltenbalgelements im zusammengefalteten Zustand beabstandet sein.
Dadurch kann sicher eine Beschädigung
der Falten am inneren bzw. äußeren Rand
des Faltenbalgelements verhindert werden.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung weist
das Deckelelement oder das Anschlussstück einen vorstehenden Bereich
auf und das jeweils andere Bauteil, d.h. das Bauteil, welches den
vorstehenden Bereich nicht aufweist, weist eine Ausnehmung auf.
Dadurch wird eine besonders kompakte Ausgestaltung des Druckspeichers
im entleerten Zustand erhalten. Besonders bevorzugt ist dabei das
Deckelelement und das Anschlussstück derart ausgebildet, dass
die Ausnehmung eine Negativform des vorstehenden Bereiches ist,
sodass das Deckelelement und das Anschlussstück zueinander passend ausgebildet sind.
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Um
einen besonders einfachen und kostengünstigen Aufbau bereitzustellen,
ist der vorstehende Bereich vorzugsweise konvex ausgebildet.
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Besonders
bevorzugt ist das Faltenbalgelement als Metallfaltenbalg ausgebildet.
Da durch die vorliegende Erfindung verhindert wird, dass im zusammengedrückten Zustand
des Faltenbalgs die Falten am inneren bzw. äußeren Umfang des Faltenbalgs
zu stark zusammengedrückt
werden, kann die Lebensdauer derartiger Metallfaltenbälge im Vergleich
mit dem Stand der Technik signifikant vergrößert werden.
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Der
erfindungsgemäße Druckspeicher
wird vorzugsweise in Bremsanlagen von Fahrzeugen und besonders bevorzugt
in elektrohydraulischen Bremsen von Fahrzeugen verwendet.
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Zeichnung
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Nachfolgend
werden bevorzugte Ausführungsbeispiele
der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung beschrieben.
In der Zeichnung ist:
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1 eine
schematische, geschnittene Teilansicht eines Druckspeichers gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung, und
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2 eine
schematische, geschnittene Teilansicht eines Druckspeichers gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung.
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Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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Nachfolgend
wird unter Bezugnahme auf 1 ein Druckspeicher 1 gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung beschrieben.
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Wie
in 1 gezeigt, umfasst der erfindungsgemäße Druckspeicher 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel
ein Deckelelement 2, ein Anschlussstück 3 und einen zwischen
dem Deckelelement 2 und dem Anschlussstück 3 angeordneten
Metallfaltenbalg 4. In 1 bezeichnet
eine Linie 0–0 die
Mittellinie des Druckspeichers 1. Der Druckspeicher weist
ungefähr
die Gestalt eines Zylinders auf und sein Innenvolumen 9 kann
sich abhängig
vom Druck vergrößern bzw.
verkleinern. In bekannter Weise ist der Druckspeicher 1 in
einem nicht dargestellten Druckgehäuse angeordnet, in welchem
ein sehr hoher Gasdruck zwischen 70 bis 120 × 105 Pa herrscht.
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Im
Anschlussstück 3 ist
weiterhin ein Leitungsanschluss 5 vorgesehen, über welchen
der Druckspeicher 1 mit Steuereinrichtungen, z.B. Ventilen,
einer Hydraulikanlage in Verbindung steht.
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Weiterhin
ist am Deckelelement 2 ein vorstehender Bereich 6 ausgebildet,
welcher in Richtung der Mittelachse 0–0 in Richtung des Anschlussstücks 3 gerichtet
ist und integral am Deckelelement gebildet ist. Der vorstehende
Bereich 6 ist dabei als ringförmig umlaufender, konvex vorstehender
Bereich ausgebildet. In ähnlicher
Weise ist am Anschlussstück 3 ein
integral gebildeter, vorstehender Bereich 7 ausgebildet,
welcher ebenfalls konvex in Axialrichtung 0–0 in Richtung des Deckelelements 2 vorsteht. Die
Form des vorstehenden Bereichs 7 entspricht dabei der Form
des vorstehenden Bereichs 6.
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Wenn
nun beispielsweise aufgrund eines Bremsflüssigkeitswechsels der Innenraum 9 des Druckspeichers 1 entleert
wird, zieht sich aufgrund des den Druckspeicher 1 außen umgebenden
Druckes der Faltenbalg 4, wie in 1 gezeigt,
zusammen. 1 zeigt dabei den entleerten
Zustand des Druckspeichers. Da am Deckelelement 2 und am
Anschlussstück 3 jeweils
ein vorstehender Bereich 6 bzw. 7 ausgebildet
ist, stützt
sich das Deckelelement 2 im entleerten Zustand über den
Faltenbalg 4 am Anschlussstück 3 ab.
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Somit
ergibt sich im zusammengefalteten Zustand des Faltenbalgs 4 ein
Abstützbereich 8, über welchen
das Deckelelement 2 abgestützt wird. Wie in 1 gezeigt,
befindet sich der Abstützbereich 8 dabei
im mittleren Bereich des zusammengefalteten Faltenbalgs. Dadurch
bleiben die am Innenraum 9 bzw. zum äußeren Raum liegenden Falten
des Faltenbalgs 4 ohne Druckbeaufschlagung vom Deckelelement,
sodass die inneren und äußeren Falten
des Faltenbalgs 4 nicht beschädigt werden. Dies wird durch
die konvexe Ausbildung der vorstehenden Bereiche 6 und 7 mit
den zur inneren und zur äußeren Seite
gerichteten sich verjüngenden
Abschnitten erreicht. Der Faltenbalg ist im zusammengelegten Zustand
dabei in seinem mittleren Bereich zusammengedrückt und verhindert somit Beschädigungen
der inneren und äußeren Ränder des
Faltenbalgs. Somit treten keine zusätzlichen Knicke o.ä. auf, sodass eine
Beschädigung
des Faltenbalgs 4 verhindert wird. Der vorstehende Bereich 6 am
Deckelelement 2 bzw. am Anschlussstück 3 um einen vorbestimmten Abstand
vom äußeren Rand
des Faltenbalgs 4 im zusammengefalteten Zustand angeordnet.
Dieser Abstand ist in 1 mit A bezeichnet.
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Der
in 1 gezeigte erfindungsgemäße Druckspeicher 1 ist
dabei besonders kostengünstig herstellbar,
da die vorstehenden Bereiche 6 und 7 einfach hergestellt
werden können.
Weiterhin kann auf eine Endlagendichtung am Druckspeicher verzichtet
werden, sodass ein geringeres Bauvolumen und ein geringeres Gewicht
erreicht werden können. Durch
die geschickte einander gegenüberliegende Anordnung
der vorstehenden Bereiche 6 und 7 kann weiterhin
auch auf einen Anschlag verzichtet werden.
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Nachfolgend
wird unter Bezugnahme auf 2 ein Druckspeicher
gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung beschrieben. Dabei sind gleiche bzw.
funktional gleiche Teile mit den gleichen Bezugszeichen wie im ersten Ausführungsbeispiel
bezeichnet.
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Wie
in 2 gezeigt, umfasst der Druckspeicher 1 des
zweiten Ausführungsbeispiels
ein Deckelelement 2, ein Anschlussstück 3 und einen dazwischen
angeordneten Faltenbalg 4. Am Deckelelement 2 ist ähnlich zum
ersten Ausführungsbeispiel ein
vorstehender Bereich 6 ausgebildet. Im Unterschied zum
ersten Ausführungsbeispiel
ist der vorstehende Bereich 6 allerdings als ein im Schnitt
trapezförmiger
Bereich mit sich verjüngenden
Flächen 10 und 11 ausgebildet.
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Das
Anschlussstück 3,
welches an seinem inneren Umfang mit dem Faltenbalg 4 verbunden
ist, weist eine umlaufende Ausnehmung 12 auf, welche an
einer Stelle entsprechend dem vorstehenden Bereich 6 des
Deckelelements 2 angeordnet ist. Dabei ist die Ausnehmung 12 als
Negativform des vorstehenden Bereichs 6 gebildet.
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2 stellt
wieder den entleerten Zustand des Druckspeichers 1 dar.
Dabei stützt
sich das Deckelelement 2 über seine beiden sich verjüngenden Flächen 10 und 11 und
den Faltenbalg 4 am Anschlussstück 3 ab. Genauer ist
der Faltenbalg 4 an zwei Bereichen 8a, 8b besonders
eng zusammengedrückt,
nämlich
an den Bereichen, welche sich in Kontakt mit den sich verjüngenden
Flächen 10 und 11 des
Deckelelements befinden. Diese beiden Kontaktflächen 8a und 8b sind
dabei entsprechend der Steigung der sich verjüngenden Flächen 10 und 11 angeordnet.
Somit können
beim zweiten Ausführungsbeispiel
durch Vorsehen der beiden sich verjüngenden Flächen 10 und 11 zwei
Abstützbereiche 8a und 8b realisiert
werden, so dass sich die von außen auf
den Druckspeicher 1 wirkende Druckkraft auf zwei Abstützbereiche 8a, 8b verteilt.
Da der vorstehende Bereich 6 und die Ausnehmung 12 im
mittleren Bereich des zusammengefalteten Faltenbalgs 4 angeordnet
sind, werden die innen bzw. außen
am Druckspeicher angeordneten Falten im entleerten Zustand des Druckspeichers
nicht zusammengedrückt,
sodass sie nicht beschädigt
werden. Ansonsten entspricht das zweite Ausführungsbeispiel dem ersten Ausführungsbeispiel,
sodass auf die dort gegebene Beschreibung verwiesen werden kann.
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Der
in den vorhergehenden Ausführungsbeispielen
beschriebene Druckspeicher 1 wird vorzugsweise in Bremsanlagen
von Fahrzeugen und dabei insbesondere in elektrohydraulischen Bremsen (EHB)
verwendet. Weiterhin sind derartige Druckspeicher auch in Mobilhydrauliken
nutzbar.