DE19753308A1

DE19753308A1 - Membranspeicher

Info

Publication number: DE19753308A1
Application number: DE1997153308
Authority: DE
Inventors: Hans-Dieter Reinartz; Helmut Steffes; Marco Mueller
Original assignee: ITT Manufacturing Enterprises LLC
Current assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Priority date: 1997-12-02
Filing date: 1997-12-02
Publication date: 1999-06-10

Description

Die Erfindung betrifft einen Membranspeicher nach dem Ober begriff des Patentanspruchs 1.

Aus der EP 0 482 916 A1 geht bereits ein Membranspeicher hervor, der aus einem einteiligen, dünnwandigen und pla stisch verformten Gehäuse besteht, dessen zwischen der Mem bran und dem Gehäuse befindliche Kammer einen separat einge setzten Druckmittelanschluß aufweist. Auf der entgegenge setzten Seite der Membran befindet sich ein Füllanschluß im Gehäuse, um eine weitere, zwischen der Membran und dem Ge häuse befindliche Kammer mit einem konstanten Speicherdruck zu versehen, der die Druck- und Volumencharakteristik des Membranspeichers festlegt. Der vorgeschlagene Membranspei cher ist ausschließlich auf die Verwendung als Hochdruck speicher ausgelegt.

Als Niederdruckspeichersystem kommen in der Regel Kolben speicher zur Anwendung, die jedoch hinsichtlich ihrer Funk tion und infolge der aufwendigen Konstruktion mit Nachteilen behaftet sind. Ein Speichersystem vorgenannter Bauart geht hierzu beispielhaft aus der DE 41 41 929 AI hervor.

Daher ist es die Aufgabe der Erfindung, einen einfachen, kostengünstigen und dennoch funktionssicheren Membranspei cher zu entwickeln, der auch für ein Niederdruckspeicher system verwendet werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß für einen Membranspeicher der angegebenen Art mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung gehen im nachfolgenden aus der Beschreibung mehre rer Ausführungsbeispiele hervor.

Es zeigen:

Fig. 1 bis 4 Schnittdarstellungen der erfindungsgemäß gewählten Membranformen zur Erzeugung einer selbsttätig wirksamen Membranrückstellkraft in Richtung der abbildungsgemäßen Ruhestel lung,

Fig. 5 bis 10 weitere Ausgestaltungsbeispiele der in den Fig. 1 bis 4 vorgeschlagenen Membranen in Verbindung mit auf den Membranflächen ange ordneten Erhebungen unterschiedlicher Ge stalt,

Fig. 11 die Verwendung des erfindungsgemäßen Membran speichers für eine schlupfgeregelte Kraft fahrzeugbremsanlage.

Bei den in den Fig. 1 bis 4 dargestellten Ausführungsbei spielen ist gut erkennbar, daß alle im Profilschnitt abge bildeten Membranen 1 am Membranrand 2 dünner gestaltet sind als in der Membranmitte 3, wobei die Membranen 1 zu beiden Membranflächen Radien R1, R2 in unterschiedlicher Größe auf weisen, wodurch bei einer Auslenkung der Membran 1 aus der abbildungsgemäßen Ruheposition eine selbsttätige Rückstell bewegung gewährleistet ist. Je nach Härte des verwendeten Gummiwerkstoffs kann es aber auch günstiger sein, die Mem bran am Rand dicker zu gestalten als in der Mitte. Die Rück stellungen der Membran erfolgt dann nur aus der Federeigen schaften des Gummis. Bei den abbildungsgemäßen Ausführungs beispielen nach Fig. 1 bis 4 ist die Innenkontur der Mantel fläche jeweils ges taucht und die Außenkontur der Mantelflä che gedehnt. Gut erkennbar ist in den Ausführungsbeispielen nach Fig. 1 bis 4 auch die jeweils an der Innenfläche der Membran 1 mittig angeordnete Erhebung 4 zu erkennen, die ein vollflächiges Anlegen der Membran 1 an ihrem Gehäuse 5 sinn vollerweise verhindern soll. Wie aus der später noch zu erörternden Abbildung nach Fig. 11 zu entnehmen ist, ist das Gehäuse 5 zweckmäßigerweise an die Kontur der Membran 1 an gepaßt, um einen möglichst gleichmäßigen Spannungsverlauf durch ein möglichst gleichförmiges Anliegen der Membran 1 am Gehäuse 5 sicherzustellen. Die in den Fig. 1 bis 4 gezeigten Membranen 1 weisen eine im wesentlichen gleiche Gestalt in Näherung an eine Kugelkalotte auf, wobei sich am Membranrand 2 jeweils ein radial umlaufender, verstärkter Bund 13 an schließt, der im Gehäuse 5 druckmitteldicht eingespannt ist. Obwohl alle vier Membranen mit gleichem Außen- und Innen durchmesser D1, D2 versehen sind, so ergeben sich durch die Wahl unterschiedlicher Kugelradien R2, R1 zwangsläufig doch erheblich voneinander abweichende Membranprofile, die alle durch eine spezielle Radiengestaltung eine spezielle Form gebung der Membranfläche hervorrufen, um die gewünschte Rückstellkraft einer jeden Membran 1 zu gewährleisten.

In Fig. 1 ist erfindungsgemäß der Kugelradius R1 an der Au ßenfläche der Membran 1 kleiner gewählt als der Kugelradius R2 im Bereich der die Erhebung 4 aufweisenden Innenfläche.

Fig. 2 unterscheidet sich von Fig. 1 dadurch, daß sowohl an der Innenfläche als auch an der Außenfläche gleiche Kugelra dien R1, R2 gewählt wurden, wobei jedoch von der Membran mitte 3 aus in Richtung auf den Membranrand 2 ein stetiger Übergang besteht, der im Bereich des Membranrandes 2 dünner ist als in der Membranmitte 3.

Die Fig. 3 zeigt eine Membran 1, die sich von den vorange gangenen Ausführungsbeispielen nach Fig. 1 und 2 durch einen Kugelradius R1 unterscheidet, der an der Außenkontur größer gewählt ist als der Kugelradius R2 in der Innenkontur der Membran 1, die die Erhebung 4 aufweist.

Gleichfalls wie in Fig. 3 ist auch in Fig. 4 der äußere Ku gelradius R1 größer gewählt als der innere Kugelradius R2. Die Differenz beider Kugelradien R1, R2 ist jedoch erheblich größer gegenüber der Auslegung nach Fig. 3, so daß die Mem brandicke im Bereich der Kugelkalotte erheblich gegenüber der Membran 1 in Fig. 3 zugenommen hat.

Durch die vorgeschlagenen und hiermit beschriebenen Membran formen entsteht durch die Wahl der Membranränder 2 und der Membranmitte 3 in Abhängigkeit von der speziellen Gestaltung der Kugelradien R1, R2 eine Rückstellkraft der Membran 1, sobald diese aus der ursprünglichen Grundstellung ausgelenkt wird. Die Membran 1 gelangt folglich ohne zusätzliche äußere Krafteinwirkung bzw. ohne zusätzliche Rückstelleinheit, z. B. ohne Verwendung eines Federelements, in ihre Grundstellung zurück. Diese Rückstellwirkung wird sehr gezielt durch ein wechselweises Stauchen und Dehnen der Innenkontur (Kugelra dius R2) sowie der Außenkontur der Membran (Kugelradius R1) beeinflußt. Auch die Verdickung der Membran 1 in der Mem branmitte 3 unterstützt diese Rückstellwirkung.

Ausgehend von der bisher beschriebenen Erfindung und den entsprechenden Ausführungsbeispielen wird nachfolgend in den Fig. 5 bis 10 auf die Möglichkeiten zur Gestaltung der Mem branoberfläche eingegangen. Alle Membranen, die in den Fig. 5 bis 10 in jeweils einer Draufsicht gezeigt sind, weisen an der Innenfläche oder ggf. auch an der Außenfläche Erhebungen 4 in sehr unterschiedlicher Gestalt und Anordnung auf.

In der Fig. 5 wird hierzu die kreisförmig über den Umfang der Membran 1 verteilte Anordnung von Noppen 4'' vorgeschla gen.

Anstelle von Noppen 4', die über verschiedene Kreisdurch messer verteilt sind, wird in Fig. 6 die Anordnung von Rip pen 4' vorgeschlagen, die gleichfalls auf unterschiedlichen und strichlinierten Kreisbahnen verteilt auf der Membran 1 angeordnet sind.

Im Gegensatz zu Fig. 6 zeigt Fig. 7 eine Radialausrichtung von Rippen 4' unter Einhaltung gleichmäßiger Abstände, die in Abwandlung der Fig. 7 in Fig. 8 in Richtung der Körper symmetrieachse als Stege 4''' knotenförmig in ihrer Erhe bungsmitte zusammengeführt sind.

Analog zu Fig. 7 und 8 zeigen die Fig. 9 und 10 schlanke Rippen 4', jedoch mit unterschiedlicher Breite, die sich in Radialanordnung symmetrisch verteilt über die Membranfläche erstrecken.

Dementsprechend liegt los gelöst von den Einzelheiten einer jeden Abbildung nach Fig. 5 bis 10 der erfinderischen Ausge staltung eine möglichst symmetrische Verteilung der Rippen 4' bzw. Stege 4''' zugrunde. Diese bereits zu den Fig. 1 bis 4 erwähnten Maßnahmen werden dort in allgemeinster Form als Erhebungen 4 bezeichnet. Diese sollen ein vollflächiges An legen der beweglichen Membran 1 an der Wandung des Gehäuses 5 verhindern, um einerseits eine Beschädigung der Membran 1 im Bereich der in den Membranspeicher eintretenden Druck mittelkanäle zu verhindern und um andererseits auch ein Verkleben der Membran 1 mit der Wandung des Gehäuses 5 bei einer Oberflächenbenetzung zu verhindern.

Die Fig. 11 zeigt schließlich ein konkretes Anwendungsbei spiel der vorgeschlagenen Erfindung für eine schlupfgeregel te Kraftfahrzeugbremsanlage, die den Membranspeicher 14 zeigt, mit einer Membran 1 im Gehäuse 5, mit in Richtung auf die Membran 1 in das Gehäuse 5 einmündenden Druckmittelkanä len 6, die an den Radbremsen 7 angeschlossen sind sowie mit einem aus dem Gehäuse 5 herausgeführten weiteren Druckmit telkanal 8, der am Saugpfad einer Pumpe 9 angeschlossen ist. Die Pumpe 9 mündet mit der Pumpendruckseite in eine die Rad bremse 7 mit einem Bremsdruckgeber 10 verbindende Bremslei tung 11 ein, wobei sowohl in der Bremsleitung 11 als auch jeweils in dem Druckmittelkanal 6 Druckregelventile 12 ein gesetzt sind, die die Druckaufbau-, Druckhalte- als auch Druckabbauphase in jeder Radbremse 7 regeln. In der abbil dungsgemäßen Darstellung ist der Membranspeicher 14 infolge des im Druckmittelkanal 6 auf Durchlaß geschalteten Druck regelventils 12 mit Druckmittel gefüllt, das von der Pumpe 9 über ein Rückschlagventil angesaugt wird, wodurch mit der Abnahme des Druckmittelvolumens im Membranspeicher 14 die Membran 1 infolge ihrer Vorspann- bzw. Rückstellkraft sich selbsttätig in die entgegengesetzte Richtung und damit in Ruheposition bewegt. Die Länge des von der Radbremse 7 kom menden und in den Membranspeicher 14 einmündenden Druckmit telkanals 6 ist derart bemessen, daß während des Pumpenlaufs eine Fortpflanzung der Pumpensaugwirkung über das geöffnete Druckregelventil 12 bis zur Radbremse 7 verhindert wird. Hierdurch kann ein bisher erforderliches Saugventil zwischen dem Membranspeicher 14 und der Radbremse 7 eingespart wer den, da durch die Abstimmung der Länge des Druckmittelkanals 6 auf die Pumpenleistung ein Zurücksaugen der Radzylinder kolben in den Radbremsen 7 vermieden wird.

Bezugszeichenliste

1

Membran

2

Membranrand

3

Membranmitte

4

Erhebung

4

' Rippe

4

'' Noppe

4

''' Steg

5

Gehäuse

6

Druckkanal

7

Radbremse

8

Druckmittelkanal

9

Pumpe

10

Bremsdruckgeber

11

Bremsleitung

12

Druckregelventile

13

Bund

14

Membranspeicher
R1 Radius
R2 Radius

Claims

1. Membranspeicher, insbesondere für hydraulische Rad schlupfregelsysteme in Kraftfahrzeugen, mit einem Gehäu se, in das in Richtung auf eine Membran ein Druckmittel kanal einmündet, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (1) am Membranrand (2) entweder dünner oder dicker ge staltet ist als in der Membranmitte (3), und daß die Membran (1) zu beiden Membranflächen Radien (R1, R2) in unterschiedlicher Größe aufweist, so daß bei einer Aus lenkung der Membran (1) aus der Ruheposition eine selbsttätige Rückstellbewegung der Membran (1) erfolgt.

2. Membranspeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenkontur der Membranfläche gestaucht und die Außenkontur der Membranfläche gedehnt ist.

3. Membranspeicher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, daß zumindest einer der beiden Membranflächen eine Erhebung (4) beispielsweise in Form von Rippen (4'), Noppen (4'') oder Stege (4''') vorgesehen sind, die ein vollflächiges Anlegen der Membranfläche an der In nenfläche des Gehäuses (5) verhindern.

4. Membranspeicher zur Aufnahme von Druckmittelvolumen aus einer schlupfgeregelten Kraftfahrzeugbremsanlage, mit einem Membran in einem Gehäuse, in das in Richtung auf die Membran ein Druckmittelkanal einmündet, dadurch ge kennzeichnet, daß der einmündende Druckmittelkanal (6) an einer Radbremse (7) angeschlossen ist, und daß ein aus dem Gehäuse (5) herausführender weiterer Druckmit telkanal (8) am Saugpfad einer Pumpe (9) angeschlossen ist, die mit der Pumpendruckseite in eine die Radbremse (7) mit einem Bremsdruckgeber (10) verbindende Brems leitung (11) einmündet, wobei sowohl in der Bremsleitung (11) als auch in dem Druckmittelkanal (6) Druckregelven tile (12) eingesetzt sind.

5. Membranspeicher nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge des von der Radbremse (7) kommenden und in den Membranspeicher (14) einmündenden Druckmittelkanals (6) derart bemessen ist, daß im Pumpenlauf eine Fort pflanzung des Pumpensaugdruckes über das geöffnete Druckregelventil (12) bis zur Radbremse (7) verhindert ist.