DE19544221A1 - Dämpfer, insbesondere zur Dämpfung von Druckschwankungen in Bremsflüssigkeit hydraulischer Fahrzeugbremsanlagen - Google Patents

Dämpfer, insbesondere zur Dämpfung von Druckschwankungen in Bremsflüssigkeit hydraulischer Fahrzeugbremsanlagen

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Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft einen Dämpfer für eine hydraulische Fahrzeugbremsanlage nach der Gattung des Hauptanspruchs.
Bekannte derartige Dämpfer, wie sie beispielsweise in der DE 43 36 464 A1 offenbart sind, weisen eine Dämpferkammer, also einen Hohlraum, auf, die von einer Membran in einen mit Bremsflüssigkeit gefüllten Raum und ein üblicherweise luftgefülltes, ggf. mit der Umgebung kommunizierendes Restvolumen unterteilt wird.
Derartige Dämpfer werden verwendet, um Druckschwankungen und insbesondere Druckstöße in Bremsflüssigkeit blockierschutz- und/oder antriebsschlupfgeregelter, hydraulischer Kraftfahrzeugbremsanlagen zu dämpfen und dadurch einer Geräuschbildung und Vibrationen entgegenzuwirken und Schwingkavitation zu vermeiden. Druckschwankungen treten bei derartigen Bremsanlagen beispielsweise beim Betrieb einer Rückförderpumpe auf, die üblicherweise als Kolbenpumpe ausgebildet ist und konstruktionsbedingt einen pulsierenden Bremsflüssigkeitsstrom fördert. Druckstöße, also schlagartige Druckänderungen - und zwar sowohl Druckanstiege als auch Druckabfälle - treten beim Schalten von Magnetventilen der Bremsanlage zur Bremsdruckmodulation bei der Blockierschutz- und der Antriebsschlupfregelung auf.
Vorteile der Erfindung
Der erfindungsgemäße Dämpfer mit den Merkmalen des Hauptanspruchs umfaßt eine vorzugsweise zylindrische Dämpferkammer, die mit Bremsflüssigkeit oder anderem, zu dämpfendem Fluid beaufschlagt ist und in der ein elastischer Dämpferkörper aufgenommen ist, der der Form der Dämpferkammer angepaßt, also vorzugsweise ebenfalls zylindrisch ausgebildet ist und einen Teil des Volumens der Dämpferkammer einnimmt. Der Dämpferkörper weist eine umlaufende Dichtstelle, beispielsweise eine Dichtkante auf, die an einer Umfangswandung der Dämpferkammer verschiebbar und abdichtend anliegt und mit der der Dämpferkörper die Dämpferkammer in einen mit dem zu dämpfenden Fluid beaufschlagbaren Raum und ein Restvolumen unterteilt.
Bei Druckänderungen des zu dämpfenden Fluids verkleinert oder vergrößert der Dämpferkörper sein Volumen, er wird in axialer Richtung gestaucht oder gestreckt, wobei sich ein Volumen des fluidbeaufschlagbaren Raums ändert. Die Dämpfung wird bewirkt durch die zum Stauchen und Strecken des Dämpferkörpers aufzuwendende Formänderungsarbeit, also durch innere Reibung des aus elastischem Werkstoff bestehenden Dämpferkörpers sowie durch Reibung des Dämpferkörpers an der umgebenden Kammerwand. Ebenfalls wird die Dämpfung durch Kompression und Dekompression von im Restvolumen der Dämpferkammer enthaltener Luft oder dgl. Medien sowie ggf. durch deren Drosselung beim Aus- und Einströmen in das Restvolumen der Dämpferkammer durch eine Drosselstelle hindurch beim Verformen des Dämpferkörpers bewirkt.
Der erfindungsgemäße Dämpfer hat den Vorteil eines einfachen Aufbaus. Er kann aus einer in einem Hydraulikblock angebrachten Bohrung bestehen, die die Dämpferkammer bildet und in die der elastische Dämpferkörper eingesetzt ist. Weiterer Vorteil sind die guten Dämpfungseigenschaften sowie die Möglichkeit vergleichsweise großer Volumenänderungen des erfindungsgemäßen Dämpfers. Des weiteren besteht keine Gefahr, daß der Dämpferkörper des erfindungsgemäßen Dämpfers einreißt, da er keinen punkt- oder linienförmigen oder auch Scherbeanspruchungen ausgesetzt ist, wie sie beispielsweise an einer Einspannstelle einer Membran bekannter Dämpfer auftreten können.
Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der im Hauptanspruch angegebenen Erfindung.
Zeichnung
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Dämpfer und
Fig. 2 einen hydraulischen Schaltplan einer Fahrzeugbrems­ anlage unter Verwendung des erfindungsgemäßen Dämpfers.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
Der insgesamt mit 10 bezeichnete, erfindungsgemäße Dämpfer ist in einem Hydraulikblock 12 einer mit einer Blockierschutz- und Antriebsschlupfregeleinrichtung ausgestatteten, hydraulischen Fahrzeugbremsanlage untergebracht. Eine Bohrung im Hydraulikblock 12 bildet eine Dämpferkammer 14 des Dämpfers 10. Anstatt zylindrisch wie im dargestellten Ausführungsbeispiel kann die Dämpferkammer 14 beispielsweise auch mit ovalem, elliptischem Querschnitt oder prismatisch ausgebildet sein. An ihrem im Innern des Hydraulikblocks 12 befindlichen Stirnende verjüngt sich die Dämpferkammer 14 mit einer konischen Ringstufe 16. An der Ringstufe 16 mündet ein zur Dämpferkammer 14 axialer Fluidkanal 18 großen Querschnitts in die Dämpferkammer 14, durch den der Dämpfer 10 mit einem in Fig. 1 nicht dargestellten Umschaltventil kommuniziert. Dicht an der Ringstufe 16 münden zwei weitere Fluidkanäle 20, 22 radial und einander vorzugsweise diametral gegenüberliegend in den Fluidkanal 18. Der in Fig. 1 links dargestellte Fluidkanal 20 ist durch eine nicht dargestellte Bremsleitung mit einem Hauptbremszylinder verbunden, der in Fig. 1 rechts dargestellte Fluidkanal 22 führt zu einem in Fig. 1 ebenfalls nicht dargestellten Ansaugventil.
In die Dämpferkammer 14 ist ein Dämpferkörper 24 eingesetzt. Er besteht aus einem Elastomer-Werkstoff wie beispielsweise EPDM (Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk). Die Grundform des Dämpferkörpers 24 ist zylindrisch wie die Dämpferkammer 14, sein Außendurchmesser ist etwas kleiner als der Bohrungsdurchmesser der Dämpferkammer 14, so daß zwischen Dämpferkörper 24 und einer Umfangswand 26 der Dämpferkammer 14 ein Mantelraum 28 besteht. Desweiteren ist der Dämpferkörper 24 kürzer als die Dämpferkammer 14, so daß der Dämpferkörper 24 elastisch gestreckt und in Richtung der Ringstufe 16 bewegt werden kann, bis er an der Ringstufe 16 der Dämpferkammer 14 anstößt. Die Ringschulter 16 der Dämpferkammer 14 bildet einen Anschlag für den Dämpferkörper 24, der verhindert, daß der Dämpferkörper 24 in den Fluidkanal 18 gesaugt werden kann.
An seinem der Ringstufe 16 der Dämpferkammer 14 zugewandten Stirnende erweitert sich der Dämpferkörper 24 konisch mit einem spitzen Konuswinkel, so daß sich eine umlaufende Dichtkante 30 als Dichtstelle bildet. Die Dichtkante 30 liegt dichtend an der Umfangswand 26 der Dämpferkammer 14 an, sie ist entlang der Umfangswand 26 verschiebbar. Mit seiner Dichtkante 30 unterteilt der Dämpferkörper 24 die Dämpferkammer 14 in einen Raum 32, der bei betriebsbereiter Bremsanlage mit Bremsflüssigkeit gefüllt ist, und in ein Restvolumen 34.
An seinem der Ringstufe 16 abgewandten Stirnende stützt sich der Dämpferkörper 24 gegen eine kreisrunde Stützscheibe 36 ab, die durch eine umlaufend ausgeführte Verstemmung 38 fest mit dem Hydraulikblock 12 verbunden ist.
Durch eine Lüftungsbohrung 40 kommuniziert das Restvolumen 34 der Dämpferkammer 14 mit der Umgebung. Die Lüftungsbohrung 40 weist einen um ein mehrfaches kleineren Durchmesser als die Dämpferkammer 14 auf. Sie ist achsparallel zur Dämpferkammer 14 im Bereich der Umfangswand 26 im Hydraulikblock 12 angebracht und mündet in die Dämpferkammer 14, in die sie nur ein kurzes Stück hineinreicht. Ein Großteil der Querschnittsfläche der Lüftungsbohrung 40 wird von der Stützscheibe 36 versperrt, die mit ihrem Rand in die Lüftungsbohrung 40 hineinragt. Es verbleibt lediglich ein Durchlaß kleinen Querschnitts, der eine Drosselstelle 42 bildet.
An seiner der Ringstufe 16 der Dämpferkammer 14 zugewandten Stirnseite weist der Dämpferkörper 24 eine kuppelförmige Ausnehmung 44 auf, deren Innenraum Teil des mit zu dämpfenden Fluid beaufschlagbaren Raums 32 des erfindungsgemäßen Dämpfers 10 ist. Bei betriebsbereiter Bremsanlage ist die sich in axialer Richtung bis innerhalb der umlaufenden Dichtkante 30 hinein erstreckende Ausnehmung 44 mit Bremsflüssigkeit gefüllt. Diese drückt bei Druckanstieg den fluidkanalseitigen Abschnitt des Dämpferkörpers 24 radial auseinander und bewirkt dadurch ein stärkeres Andrücken der Dichtkante 30 an die Umfangswand 26 der Dämpferkammer 14. Die Dichtwirkung des Dämpferkörpers 24 wird auf diese Weise bei steigendem Bremsflüssigkeitsdruck erhöht.
Der Dämpferkörper 24 weist umlaufende Rippen 46 auf, die durch umlaufende, nutartige Ausnehmungen 47 des Dämpferkörpers 24 gebildet sind. Im Bereich dieser Ausnehmungen 47, also zwischen den Rippen 46, ist der Querschnitt des Dämpferkörpers 24 verringert. Durch diese Querschnittsverjüngungen und eine damit verbundene Vergrößerung des Restvolumens 34 der Dämpferkammer 14 läßt sich die Dämpfercharakteristik beeinflussen. Des weiteren verhindern die Rippen 46, daß der Dämpferkörper 24 bei Belastung einknicken kann.
In seinem Innern weist der Dämpferkörper 24 einen Verbindungsraum 48 in Form eines den Dämpferkörper 24 quer durchsetzenden Durchbruchs elliptischen Querschnitts auf. Dieser Verbindungsraum 48 verringert ebenfalls den Querschnitt des Dämpferkörpers 24 und hat den Zweck einer gewünschten Beeinflussung der Dämpfercharakteristik.
Der erfindungsgemäße Dämpfer 10 hat folgende Wirkungsweise: Bei Druckschwankungen der Bremsflüssigkeit wird der Dämpferkörper 24 in axialer Richtung gestaucht oder gestreckt. Das Volumen des mit Bremsflüssigkeit gefüllten Raums 32 des Dämpfers 10 ändert sich. Eine Dämpfung der Druckschwankungen der Bremsflüssigkeit wird durch innere Reibung bei der Formänderung des Dämpferkörpers 24, durch Reibung der Dichtkante 30 an der Umfangswand 26 der Dämpferkammer 14, durch Kompression oder Dekompression von im Restvolumen 34 der Dämpferkammer 14 enthaltener Luft und durch deren Verdrängung oder Ansaugung durch die Drosselstelle 42 aus dem Restvolumen 34 heraus oder in dieses hinein bewirkt. Druckschwankungen in der Bremsflüssigkeit, die durch die Fluidkanäle 18, 20, 22 mit dem Dämpfer 10 kommuniziert, werden verringert, schlagartige Druckänderungen werden abgebaut und der Bremsflüssigkeitsstrom wird vergleichmäßigt.
Die Verwendung des erfindungsgemäßen Dämpfers 10 in einer blockierschutz- und schlupfgeregelten hydraulischen Fahrzeugbremsanlage ist in Fig. 2 dargestellt. Die insgesamt mit 50 bezeichnete Bremsanlage weist zwei voneinander unabhängige Bremskreise I, II auf, die an einen pedalbetätigten Hauptbremszylinder 52 angeschlossen sind. Je eine Hauptbremsleitung 54 führt vom Hauptbremszylinder 52 zu Radbremszylindern 56, 57, denen jeweils ein in Ruhestellung geöffnetes Einlaßventil 58 vorgeschaltet ist. Von den Radbremszylindern 56, 57 führt, unter Zwischenschaltung je eines in Ruhestellung geschlossenen Auslaßventils 60, eine Rückleitung 62 zu einer Saugseite einer als Kolbenpumpe ausgebildeten Rückförderpumpe 64, die mit ihrer Druckseite an die Hauptbremsleitung 54 angeschlossen ist. Die Rückförderpumpen 64 beider Bremskreise I, II werden von einem gemeinsamen Elektromotor 66 angetrieben.
Die Blockierschutzregelung erfolgt in an sich bekannter Weise durch Bremsdruckmodulation in den Radbremszylindern 56, 57 mittels der Einlaß- und Auslaßventile 58, 60 und der Rückförderpumpen 64.
Die Bremszylinder 56 angetriebener Fahrzeugräder sind an den in Fig. 2 links dargestellten Bremskreis II angeschlossen. Zur Antriebsschlupfregelung weist dieser Bremskreis II zusätzlich ein in Ruhestellung offenes Umschaltventil 68 auf, das in die Hauptbremsleitung 54 zwischen dem Hauptbremszylinder 52 einerseits und den Einlaßventilen 58 und dem Anschluß der Druckseite der Rückförderpumpe 64 andererseits eingeschaltet ist. In das Umschaltventil 68 ist ein Druckbegrenzungsventil 70 integriert, das in einer geschlossenen Schaltstellung des Umschaltventils 68 wirksam ist. Vom Hauptbremszylinder 52 führt eine Ansaugleitung 72 zur Saugseite der Rückförderpumpe 64 des schlupfgeregelten Bremskreises II. In die Ansaugleitung 72 ist ein in einer Ruhestellung geschlossenes Ansaugventil 74 eingeschaltet. Die Antriebsschlupfregelung erfolgt in an sich bekannter Weise durch Bremsdruckmodulation in den Radbremszylindern 56 angetriebener Fahrzeugräder mittels der Einlaß- und Auslaßventile 58, 60 und der Rückförderpumpe 64, wobei die Radbremszylinder 56 durch Schließen des Umschaltventils 68 vom Hauptbremszylinder 52 abgetrennt werden und die Rückförderpumpe 64 Bremsflüssigkeit aus dem Hauptbremszylinder 52 durch die Ansaugleitung 72 und das geöffnete Ansaugventil 74 erhält.
Zur Dämpfung von Druckschwankungen in der Bremsflüssigkeit und insbesondere zum Abbau von Druckstößen, wie sie besonders bei der Antriebsschlupfregelung auftreten, findet der erfindungsgemäße Dämpfer 10 Verwendung. Dieser ist an einen Verzweigungspunkt 76 der Hauptbremsleitung 54 zwischen dem Hauptbremszylinder 52 und dem Umschaltventil 68 angeschlossen, von dem die Ansaugleitung 72 zur Rückförderpumpe 64 abzweigt. Weitere in der Fahrzeugbremsanlage 50 vorhandene Dämpfer 78, beispielsweise auf der Druckseite der Rückförderpumpen 64, können wie der erfindungsgemäße Dämpfer 10 ausgebildet sein.
Die Ventile 58, 60, 68, 74 der Fahrzeugbremsanlage 50 sind 2/2-Wege-Magnetventile.

Claims (8)

1. Dämpfer für eine hydraulische Fahrzeugbremsanlage mit einer Schlupfregeleinrichtung, mit einer fluidbeaufschlagbaren Dämpferkammer, dadurch gekennzeichnet, daß sich in der Dämpferkammer (14) ein elastischer Dämpferkörper (24) befindet, der durch Druckbeaufschlagung mit Fluid in einer Längsrichtung der Dämpferkammer (14) elastisch stauch- und streckbar ist, und daß der Dämpferkörper (24) eine umlaufende Dichtstelle (30) aufweist, die abdichtend und in Längsrichtung verschiebbar an einer Umfanswandung (26) der Dämpferkammer (14) anliegt.
2. Dämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpferkammer (14) und der Dämpferkörper (24) zylindrisch, mit ovalem oder elliptischem Querschnitt oder prismatisch ausgebildet ist.
3. Dämpfer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Dämpferkörper (24) eine umlaufende Dichtkante (30) aufweist.
4. Dämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Dämpferkörper (24) Ausnehmungen (47) an seinem Umfang aufweist.
5. Dämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Dämpferkörper (24) mindestens einen Verbindungsraum (48) aufweist.
6. Dämpfer nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Dämpferkörper (24) eine fluidbeaufschlagbare Ausnehmung (44) aufweist, die sich in axialer Richtung bis innerhalb der umlaufenden Dichtstelle (30) hinein erstreckt.
7. Dämpfer nach Anspruche 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Restvolumen (34) der Dämpferkammer (14) durch eine Drosselstelle (42) mit der Umgebung kommuniziert.
8. Dämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpferkammer (14) in einem Hydraulikblock (12) angebracht ist.
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