DE19633055A1

DE19633055A1 - Druckmittelspeicher, insbesondere für Fahrzeug-Bremsanlagen

Info

Publication number: DE19633055A1
Application number: DE1996133055
Authority: DE
Inventors: Hans-Joerg Dr Feigel
Original assignee: ITT Automotive Europe GmbH; Alfred Teves GmbH
Current assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Priority date: 1996-08-19
Filing date: 1996-08-19
Publication date: 1998-02-26

Description

Die Erfindung betrifft einen Druckmittelspeicher, insbeson dere für Fahrzeug-Bremsanlagen, mit einem Gehäuse, in dem ein Trennkolben verschieblich geführt ist, wobei der Trenn kolben eine erste, an die Druckmittelversorgung angeschlos sene Kammer von einer zweiten, mit Gas gefüllten Kammer trennt, und mit ersten und zweiten am Trennkolbenumfang angeordneten Dichtungen, die die erste bzw. die zweite Kammer abdichten und zwischen sich eine dritte Kammer bil den.

Ein derartiger Druckmittelspeicher ist aus der EP-A 0 417 440 bekannt. Um zu vermeiden, daß Gasverlust aus dem Gasraum des Speichers dessen Lebensdauer verkürzt, und daß Druck mittel, wie Bremsflüssigkeit oder dergleichen, in den Gas raum eingeschleppt wird, ist zwischen den beiden am Trenn kolbenumfang angeordneten Kolbendichtungsringen ein Auf fangraum vorgesehen. Von diesem führt eine im Trennkolben verlaufende Bohrung zu einem volumenänderbaren, geschlosse nen Hohlraum im Trennkolben. Der Hohlraum wird von einem in einer Innenbohrung des Trennkolbens längsverschiebbar ge führten Sekundärkolben begrenzt. Tritt nun beim Verschieben des Trennkolbens im Zylinder eine Verschleppung von Brems flüssigkeit in den Auffangraum zwischen den beiden Kolben dichtungsringen auf und entweicht ein Teil des Gasvolumens aus dem Gasraum in den Auffangraum, so ist das sich bildende Gas-Flüssigkeits-Gemisch in den Hohlraum ableitbar. Durch Verschieben des Sekundärkolbens kann sich dabei der Hohlraum des Trennkolbens der Menge des aufgefangenen Druckmittels anpassen, so daß der Gasraum frei von Leckdruckmittel und die Funktionsfähigkeit des Druckmittelspeichers erhalten bleiben soll. Entsprechend der Verschiebung des Sekundärkol bens verringert sich jedoch die Kapazität des Gasraums.

Ferner sind Hochdruckspeicher bekannt, die einen Atmosphä renanschluß zwischen den beiden Dichtungen aufweisen, so daß aus dem Gasraum entweichende Luft nach außen austreten kann. Dies führt jedoch zu einem Verlust der Vorspannung und der Kapazität des Gasraums. Um eine ausreichend lange Lebens dauer des Speichers zu erreichen, ist eine Bevorratung des Gasvolumens notwendig.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine lange Lebensdauer des Druckmittelspeichers bei Erhaltung seiner Vorspannung und Kapazität zu gewährleisten, ohne daß Gas von außen zugeführt werden muß.

Diese Aufgabe wird mit der Erfindung im wesentlichen dadurch gelöst, daß zwischen der ersten Dichtung und der zweiten Dichtung eine durch die Arbeitsbewegung des Trennkolbens betriebene Pumpeneinrichtung zur Rückförderung von aus der zweiten Kammer entwichenem Gas vorgesehen ist, und daß die Pumpeneinrichtung einen zwischen dem Umfang des Trennkolbens und dem Gehäuse ausgebildeten Pumpenraum aufweist, der über ein Rückschlagventil mit der zweiten Kammer verbunden ist und dessen Volumen entsprechend der Bewegung des Trenn kolbens veränderlich ist.

Aus dem durch die zweite Kammer gebildeten Gasraum entwiche nes Gasvolumen wird durch die Bewegung des Trennkolbens wieder in den Gasraum zurückgefördert, wobei das Rückschlag ventil einen einfachen Eintritt des rückzuführenden Gases in den Gasraum erlaubt, während es gegen ein Entweichen von Gas aus dem Gasraum sperrt. Das Entweichen erfolgt daher nur im bisher üblichen Rahmen einer geringfügigen Diffusion. Die Pumpeneinrichtung arbeitet hierbei nach dem Verdränger prinzip. Da der Antrieb der Pumpeneinrichtung über die Arbeitsbewegung des Trennkolbens erfolgt, ist der Gasdruck speicher selbstpumpend und eine zusätzliche Energiezufuhr nicht notwendig. Die Vorspannung in dem Gasraum wird automa tisch ohne Kapazitätsverlust aufrechterhalten, so daß die Bevorratung von Gasvolumen zur Erreichung einer langen Lebensdauer entfallen und der Speicher kleiner und leichter dimensioniert werden kann. Eine Wartung ist nicht erforder lich. Aufgrund der automatischen Rückförderung des entwiche nen Gasvolumens können auch die Anforderungen an die Ferti gungsqualität gesenkt werden.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist der Pumpenraum zwischen Stufen in der Mantelfläche des Trenn kolbens und dem Gehäuse ausgebildet. Unter Nutzung und Anpassung der vorhandenen Elemente kann hierbei ein de finierter Druckraum zum Aufbau des für die Rückförderung des Gases in den Gasraum benötigten Druckes festgelegt werden.

Vorzugsweise ist der Pumpenraum gegenüber der dritten Kammer über eine dritte Dichtung abgedichtet, wobei die dritte Dichtung die Funktion einer Einlaßventileinrichtung für den Pumpenraum übernehmen kann. Bei Rückbewegung des Trenn kolbens während der Speicherentlastung kann aus der dritten Kammer Gas in den Pumpenraum eintreten, so daß ein die Bewegung des Trennkolbens hindernder Unterdruck vermieden wird. Die dritte Kammer kann zudem als Auffangraum für eventuell aus der ersten Kammer verschlepptes Druckmittel dienen, um zu verhindern, daß dieses in den Gasraum gelangt.

Zweckmäßigerweise sind die zweite und/oder die dritte Dich tung Lippendichtungen mit Rückschlagventilfunktion, um ohne zusätzliche Elemente eine eindeutige Förderrichtung des Gases zu gewährleisten.

In Weiterbildung der Erfindung ist die dritte Kammer mit einer vierten Kammer verbunden, die eine Erweiterung der dritten Kammer darstellt und als Reservoir zum Auffüllen des Pumpenraumes bei der Zurückbewegung des Trennkolbens dient.

Bei einer bevorzugten Ausgestaltung ist die vierte Kammer im Trennkolben ausgebildet, so daß sie kein zusätzliches Volu men beansprucht. Um hierbei keinen Konflikt zwischen der Verbindungsöffnung zwischen der dritten und der vierten Kammer hervorzurufen, sind die zweite und/oder dritte Dich tung fest mit dem Trennkolben verbunden und mit diesem beweglich.

Bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die vierte Kammer um das Gehäuse herum angeordnet, so daß das Innenvolumen des als Hohlkolben ausgebildeten Trennkolbens und damit die Kapazität des Speichers erhöht werden kann. Bei dieser Ausgestaltung sind die zweite und/oder dritte Dichtung vorzugsweise fest mit dem Gehäuse verbunden, so daß bei der Verschiebung des Trennkolbens ebenfalls kein Kon flikt mit der Verbindungsöffnung zwischen der dritten und der vierten Kammer hervorgerufen wird.

Die Pumpeneinrichtung kann erfindungsgemäß hydraulisch, elektrisch oder pneumatisch angetrieben werden, wobei ein hydraulischer Antrieb vorzugsweise die mit der ersten Kammer verbundene Druckmittelvorsorgung nutzt.

Weiterbildungen, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschrei bung von Ausführungsbeispielen und der Zeichnung. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegen stand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung.

Es zeigen:

Fig. 1 schematisch einen Längsschnitt durch einen Druck mittelspeicher gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung und

Fig. 2 einen entsprechenden Längsschnitt durch eine zwei te Ausführungsform der Erfindung.

In Fig. 1 der Zeichnung ist ein Druckmittelspeicher 1 gemäß einer ersten Ausführungsform dargestellt, der mit horizontal verlaufender Längsachse angeordnet ist. Der Druckmittel speicher 1 weist ein Gehäuse 2 auf, das dicht in einen Speichersockel 3 eingeschraubt ist. Innerhalb des Gehäuses 2 ist ein Trennkolben 4 längsverschiebbar geführt. Der Trenn kolben 4 trennt eine erste Kammer 5, die über einen Hydrau likanschluß 6 an eine nicht dargestellte Druckmittelversor gung angeschlossen ist, von einer zweiten Kammer 7, die mit einem einen vorbestimmten Druck (Vorladedruck) aufweisenden Druckgas, beispielsweise Stickstoff oder dergleichen, ge füllt ist. In die erste Kammer 5 ist über den Hydraulikan schluß 6 ein Druckmittel, beispielsweise Bremsflüssigkeit, einführbar bzw. aus dieser entnehmbar.

Der Trennkolben 4 weist an seinem Umfang eine erste Dich tung 8 auf, über die die erste Kammer 5 abgedichtet werden soll, um sicherzustellen, daß keine Bremsflüssigkeit aus der ersten Kammer 5 entweichen kann.

Der Trennkolben 4 ist als zur zweiten Kammer 7 geöffneter Hohlkolben ausgebildet, um das Volumen der zweiten Kammer 7 zu erhöhen. Auf seiner Mantelfläche weist der Trennkolben 4 in seinem der zweiten Kammer 7 zugeordneten Endabschnitt eine zweite Dichtung 9 auf, die die zweite Kammer 7 abdich tet und ein Entweichen von Gas aus der zweiten Kammer 7 verhindern soll.

Zwischen den Dichtungen 8, 9 ist zwischen der Mantelfläche des Trennkolbens 4 und der Innenwandung des Gehäuses 2 eine dritte Kammer 10 ausgebildet, die unter einem niedrigen Druck, vorzugsweise Atmosphärendruck, steht. Von der dritten Kammer 10 ist über eine dritte Dichtung 11 ein Pumpenraum 12 abgeteilt, der durch Stufen 13, 14 in der Mantelfläche des Trennkolbens 4 bzw. der Innenwandung des Gehäuses 2 begrenzt wird. Zwischen der ersten Dichtung 8 und der dritten Dich tung 11 steht die dritte Kammer 10 über eine pneumatische Verbindungsleitung 15 mit einer im Trennkolben 4 ausge bildeten vierten Kammer 16 in Verbindung, die eine Erweite rung der dritten Kammer 10 darstellt.

Die zweite und dritte Dichtung 9, 11 sind als Lippendichtun gen mit Rückschlagventilfunktion ausgebildet, so daß sie lediglich einen Gasdurchtritt in einer Richtung (in der Zeichnung nach rechts) gestatten. Sämtliche Dichtungen 8, 9 und 11 sind in entsprechenden Aufnahmenuten 17, 18, 19 in der Mantelfläche des Trennkolbens 4 angeordnet und mit diesem innerhalb des Gehäuses 2 verschiebbar.

Da aufgrund des Materials der Dichtungen eine vollständige Abdichtung der zweiten Kammer 7 nicht möglich ist und durch Diffusion immer ein gewisses Gasvolumen entweicht, wird dieses durch die erfindungsgemäße Anordnung wieder in die zweite Kammer 7 zurückgepumpt. Die Pumpeneinrichtung arbei tet hierbei nach dem Verdrängerprinzip, wobei der Antrieb der Pumpeneinrichtung durch die Arbeitsbewegung des Trenn kolbens 4 erfolgt. Der (bewegliche) Kolben der Pumpenein richtung wird durch die Stufe 13 an der Mantelfläche des Trennkolbens 4 gebildet, während der (stehende) Zylinderraum durch eine Stufenbohrung im Gehäuse 2 gebildet wird. Wird vorzugsweise während des Speicherladevorgangs Hydraulik flüssigkeit über den Hydraulikanschluß 6 in die erste Kammer 5 eingeführt, so wird der Trennkolben 4 in der Zeichnung nach rechts bewegt. Hierdurch verringert sich das Volumen des Pumpenraumes 12, und das darin enthaltene, aus der zweiten Kammer 7 entwichene Gas wird über das durch die zweite Dichtung 9 gebildete Auslaßventil in die zweite Kammer 7 zurückgepumpt.

Bei der Speicherentladung, vorzugsweise während des Ansaug vorgangs, wird der Trennkolben 4 in der Zeichnung nach links zurückbewegt, wodurch der Pumpenraum 12 sein Volumen ver größert. Hierbei wirkt die dritte Dichtung 11 als Einlaßven til, über das Gas aus der dritten Kammer 10 sowie der mit dieser verbundenen vierten Kammer 16 in den Pumpenraum 12 zurückströmen kann. Das relativ große Volumen der vierten Kammer 16 gewährleistet hierbei, daß kein die Bewegung des Trennkolbens 4 beeinträchtigender Unterdruck in dem Pumpen raum 12 entsteht. Durch die als Rückschlagauslaßventil wirkende zweite Dichtung 9 wird hierbei verhindert, daß Gas aus der zweiten Kammer 7 in den Pumpenraum 12 nachströmen kann.

Durch den selbstpumpenden Druckmittelspeicher 1 wird das aus der zweiten Kammer 7 entwichene Gasvolumen automatisch zurückgefördert, so daß die Vorspannung während der Lebens dauer des Druckmittelspeichers 1 erhalten bleibt. Eine Bevorratung des Gasvolumens zur Verlängerung der Lebensdauer kann entfallen, da kein Gas aus der zweiten Kammer 7 in die Atmosphäre diffundiert. Da das Gas aus der zweiten Kammer 7 allenfalls in den Pumpenraum 12 gelangt und aus diesem direkt wieder zurückgepumpt wird, kann auch kein Gas aus der zweiten Kammer 7 in die in der ersten Kammer 5 enthaltene Bremsflüssigkeit diffundieren, so daß eine Gasblasenbildung im Bremssystem verhindert wird. Insgesamt kann der Druck mittelspeicher kleiner und leichter dimensioniert werden. Auch können möglicherweise die Anforderungen an die Ferti gungsqualität gesenkt werden.

Der in Fig. 2 dargestellte Druckmittelspeicher 20 entspricht im wesentlichen dem der ersten Ausführungsform. Auf eine erneute detaillierte Beschreibung entsprechender Teile wird daher verzichtet.

Der Druckmittelspeicher 101 gemäß der zweiten Ausführungs form unterscheidet sich von dem Druckmittelspeicher 1 gemäß der ersten Ausführungsform im wesentlichen dadurch, daß die vierte Kammer 116 nicht im Trennkolben 104, sondern durch einen Mantel 120 begrenzt um das in den Speichersockel 103 eingeschraubten Gehäuse 102 herum angeordnet ist. Der Mantel 120 ist gegenüber dem Gehäuse 102 mit einer Dichtung 121 abgebildet und über eine im Gehäuse 102 ausgebildete Verbin dungsleitung 115 mit der dritten Kammer 110 verbunden.

Der Trennkolben 104, der als zur zweiten Kammer 107 offener Hohlkolben ausgebildet ist, kann dadurch einfacher her gestellt werden. Auch wird die Kapazität der zweiten Kammer 107 wesentlich erhöht.

Da die Verbindungsleitung 115 der dritten Kammer 110 zu der vierten Kammer 116 bei dieser Ausführungsform nicht in dem sich bewegenden Trennkolben 104, sondern in dem stehenden Gehäuse 102 ausgebildet ist, sind die ersten, zweiten und dritten Dichtungen 108, 109, 111 in entsprechenden Auf nahmenuten 117, 118, 119 an der Innenwand des Gehäuses 102 aufgenommen, so daß es bei einer Verschiebung des Trenn kolbens 104 nicht zu einer Beschädigung insbesondere der Lippendichtung 111 durch die Verbindungsleitung 115 kommt.

Die Funktionsweise des Druckmittelspeichers 101 gemäß der zweiten Ausführungsform entspricht im übrigen dem des Druck mittelspeichers 1 gemäß der ersten Ausführungsform, so daß hierauf nicht näher eingegangen werden muß.

Bezugszeichenliste

1 Druckmittelspeicher
2 Gehäuse
3 Speichersockel
4 Trennkolben
5 erste Kammer
6 Hydraulikanschluß
7 zweite Kammer
8 erste Dichtung
9 zweite Dichtung
10 dritte Kammer
11 dritte Dichtung
12 Pumpenraum
13 Stufe
14 Stufe
15 Verbindungsleitung
16 vierte Kammer
17 Aufnahmenut
18 Aufnahmenut
19 Aufnahmenut
101 Druckmittelspeicher
102 Gehäuse
103 Speichersockel
104 Trennkolben
105 erste Kammer
106 Hydraulikanschluß
107 zweite Kammer
108 erste Dichtung
109 zweite Dichtung
110 dritte Kammer
111 dritte Dichtung
112 Pumpenraum
113 Stufe
114 Stufe
115 Verbindungsleitung
116 vierte Kammer
117 Aufnahmenut
118 Aufnahmenut
119 Aufnahmenut
120 Mantel
121 Dichtung

Claims

1. Druckmittelspeicher, insbesondere für Fahrzeug-Brems anlagen, mit einem Gehäuse (2, 102), in dem ein Trenn kolben (4, 104) verschieblich geführt ist, wobei der Trennkolben (4, 104) eine erste, an die Druckmittel versorgung angeschlossene Kammer (5, 105) von einer zweiten, mit Gas gefüllten Kammer (7, 107) trennt, und mit ersten und zweiten am Trennkolbenumfang angeordneten Dichtungen (8, 108; 9, 109), die die erste bzw. zweite Kammer (5, 105; 7, 107) abdichten und zwischen sich eine dritte Kammer (10, 110) bilden, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der ersten Dichtung (8, 108) und der zwei ten Dichtung (9, 109) eine durch die Arbeitsbewegung des Trennkolbens (4, 104) betriebene Pumpeneinrichtung zur Rückförderung von aus der zweiten Kammer (7, 107) entwi chenem Gas vorgesehen ist, und daß die Pumpeneinrichtung einen zwischen dem Umfang des Trennkolbens (4, 104) und dem Gehäuse (2, 102) ausgebildeten Pumpenraum (12, 112) aufweist, der über ein Rückschlagventil (9, 109) mit der zweiten Kammer (7, 107) verbunden ist und dessen Volumen entsprechend der Bewegung des Trennkolbens (4, 104) veränderlich ist.

2. Druckmittelspeicher nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß der Pumpenraum (12, 112) zwischen Stufen (13, 113; 14, 114) in der Mantelfläche des Trennkolbens (4, 104) und dem Gehäuse (2, 102) ausgebildet ist.

3. Pumpeneinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge kennzeichnet, daß der Pumpenraum (12, 112) gegenüber der dritten Kammer (10, 110) über eine dritte Dichtung (11, 111) abgedichtet ist.

4. Druckmittelspeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite und/oder die dritte Dichtung (9, 109; 11, 111) Lippendichtungen mit Rückschlagventilfunktion sind.

5. Druckmittelspeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Kammer (10, 110) mit einer vierten Kammer (16, 116) verbunden ist.

6. Druckmittelspeicher nach Anspruch 5, dadurch gekenn zeichnet, daß die vierte Kammer (16) im Trennkolben (4) ausgebildet ist.

7. Druckmittelspeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite und/oder dritte Dichtung (9, 11) mit dem Trennkolben (4) verbunden und beweglich ist.

8. Druckmittelspeicher nach Anspruch 5, dadurch gekenn zeichnet, daß die vierte Kammer (116) um das Gehäuse (2) herum angeordnet ist.

9. Druckmittelspeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 5 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite und/oder drit te Dichtung (109, 111) fest mit dem Gehäuse (102) ver bunden sind.

10. Druckmittelspeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpeneinrichtung hy draulisch, elektrisch oder pneumatisch angetrieben wird.

11. Druckmittelspeicher nach Anspruch 10, dadurch gekenn zeichnet, daß die Pumpeneinrichtung durch die mit der ersten Kammer (5, 105) verbundene Druckmittelversorgung angetrieben wird.

12. Druckmittelspeicher, insbesondere nach einem der vorher gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine durch die Arbeitsbewegung eines beweglichen Elementes (4, 104), betriebene Pumpeneinrichtung zur Rückför derung von aus einer Kammer (7, 107) des Druckmittel speichers entwichenem Gas vorgesehen ist.

13. Druckmittelspeicher nach Anspruch 12, dadurch gekenn zeichnet, daß die Pumpeneinrichtung einen zwischen dem Umfang eines Trennkolbens (4, 104) und dem Gehäuse (2, 102) ausgebildeten Pumpenraum (12, 112) aufweist, dessen Volumen entsprechend der Bewegung des Trennkolbens (4, 104) veränderlich ist.