DE19911030A1 - Druckmittelspeicher - Google Patents
DruckmittelspeicherInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen Druckmittelspeicher, mit einem Druckmittelanschluß (5) aufweisenden Gehäuse (1) und einem im Gehäuse (1) beweglich angeordneten, mindestens zwei Kammern (2, 11) im Druckmittelspeicher voneinander trennenden Körper. Der Körper ist als im Gehäuse (1) beweglicher, die eine Kammer (2) umschließender metallischer Faltenbalg (3) ausgebildet, der mit einem spielbehafteten Ventilelement (6) und einem Anschlag (13) zusammenwirkt.
Description
Die Erfindung betrifft einen Druckmittelspeicher, insbeson
dere für schlupfgeregelte Kraftfahrzeugbremsanlagen nach dem
Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Hydrospeicher weisen in der Regel elastomere Dichtelemente
auf, wobei durch eine Bauart des Druckmittelspeichers als
Kolbenspeicher (vgl. hierzu DE 41 41 929 A1) oder als Mem
branspeicher (vgl. hierzu DE 41 31 524 A1) in Abhängigkeit
des Partialdrucks das im Druckmittelspeicher häufig unter
hohem Druck stehende Gas über die Dichtung bzw. Membran in
die Bremsflüssigkeit diffundiert. Daher muß bei diesen
Druckmittelspeichern das Gasvolumen entsprechend an die zu
erwartenden Diffusion angepaßt werden. Daher ist es gerade
bei Verwendung eines solchen Druckmittelspeichers für Kraft
fahrzeugbremsanlagen notwendig, daß das Gas wieder aus der
Bremsflüssigkeit entweichen kann, um eine Betriebsstörung
der Bremse zu verhindern.
Aus der gattungsbildenden DE 197 06 427 A ist bereits ein
Druckmittelspeicher bekannt geworden, dessen Faltenbalg ein
an einer Feder befestigtes Ventilelement aufnimmt, welches
in der Grundstellung einen in das Gehäuse des Speichers ein
mündenden Flüssigkeitsanschluß freigibt. Sinkt der auf dem
Faltenbalg lastende Flüssigkeitsdruck gegenüber dem Gasdruck
im Faltenbalg, so verschließt das Ventilelement den Druck
mittelanschluß. Je stärker der Druck der Bremsflüssigkeit in
der Kämmer bzw. am Druckmittelanschluß des Bremssystems
abfällt, umso stärker ist die Dichtwirkung des Ventilelemen
tes am Ventilsitz des Druckmittelanschlusses aufgrund der
erhöhten Flächenpressung. Dies hat den Nachteil, daß das
Ventilelement einer relativ hohen mechanischen Beanspruchung
ausgesetzt ist, wobei mit zunehmender Bremsflüssigkeitslec
kage der Schließdruck des Ventilelementes durch den Gasdruck
des Faltenbalgs soweit erhöht ist, daß das Ventilelement
nicht mehr zu öffnen vermag.
Daher ist es die Aufgabe der Erfindung, einen Druckmittel
speicher der eingangs genannten Art mit einfachen, kosten
günstigen und funktionssicheren Mitteln derart zu verbes
sern, daß vorgenannte Nachteile vermieden werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden
Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der
Erfindung gehen im nachfolgenden aus den Unteransprüchen und
aus der Beschreibung eines konstruktiven Ausführungsbeispie
les nach Fig. 1 hervor.
Die Fig. 1 zeigt in erheblich vergrößertem Maßstab skizziert
einen Druckmittelspeicher im Längsschnitt, der insbesondere
für schlupfgeregelte Kraftfahrzeugbremsanlagen verwendet
werden kann. Hierzu weist das topfförmige Gehäuse 1 einen
mit der Bremsanlage in Verbindung bringbaren Druckmittel
anschluß 5 auf. Im Gehäuse 1 des Druckmittelspeichers befin
det sich ein Faltenbalg 3, der eine Kammer 2 umschließt, die
mit einem in der Regel unter hohem Druck stehenden Gas be
füllt ist. Damit das Gas nicht über die Wandung des Falten
balges 3 aus seiner Kammer 2 in eine außerhalb des Falten
balges 3 gelegene, über den Druckmittelanschluß 5 mit der
Bremsanlage in Verbindung stehende Kammer 11 gelangen kann,
wird bei der Gestaltung des Faltenbalges 3 bewußt auf ela
stomere Bauelemente verzichtet und dementsprechend aus
schließlich Metall für die Herstellung des Faltenbalges 3
verwendet. An der Stirnfläche des topfförmigen Faltenbalges
3 ist ein Federelement 4 befestigt, das ein dem Druckmittel
anschluß 5 zugewandtes Ventilelement 6 trägt.
Ferner befindet sich wahlweise innerhalb des Faltenbalges 3
ein vorzugsweise aus Kunststoff bestehender Innenkörper 7,
dessen Dimensionierung die Druckaufnahmecharakteristik des
Druckmittelspeichers bestimmt und gleichzeitig als Anschlag
für die Stirnfläche des Faltenbalges 3 genutzt werden kann.
Der topfförmige Faltenbalg 3 ist mit seinem offenen Endbe
reich zwischen dem topfförmigen Gehäuse 1 und dem als Deckel
ausgebildeten Verschlußelement 9 eingespannt sowie dazwi
schen abgedichtet. Durch das deckelförmige Verschlußelement
9 erstreckt sich ein kanalförmiger Füllanschluß 8, der vor
zugsweise durch den das Speicherverhalten charakterisieren
den Innenkörper 7 in die vom Faltenbalg 3 umschlossene Kam
mer 2 einmündet. Abbildungsgemäß ist dieser für das Gas vor
gesehene Füllanschluß 8 mittels einer Dichtschraube 12 ver
schlossen, die gleichzeitig den zylinderförmigen Innenkörper
7 am deckelförmigen Verschlußelement 9 teilweise durch
dringt. Sowohl das Gehäuse 1 als auch der Faltenbalg 3 sind
vorzugsweise durch ein Tiefziehverfahren zu der abbildungs
gemäßen Topfform ausgestaltet, wobei bezüglich der Mantel
fläche des Faltenbalges 3 die Wellenkontur zur Herstellung
des Balgs mittels eines Formpreßverfahrens zustande kommt.
Das am Federelement 4 befestigte Ventilelement 6 ist vor
zugsweise mit einem vulkanisierten Dichtelement 10 versehen,
wodurch sich eine besonders einfache und sichere Abdichtung
der Kammer 11 gegenüber dem Druckmittelanschluß 5 im Gehäuse
1 ergibt.
Die Erfindung läßt sich im einzelnen durch die Darstellung
der nachfolgenden Merkmale charakterisieren:
Zwischen der Stirnfläche des Faltenbalgs 3 und der Stirn
fläche des Gehäuses 1 ist ein Anschlag 13 vorgesehen, der
den Schließhub des Ventilelementes 6 in Richtung des Druck
mittelanschlusses 5 begrenzt. Das Ventilelement 6 ist hierzu
gegenüber dem Federelement 4 relativ beweglich angeordnet,
so daß es sich optimal zur Dichtfläche am Druckmittel
anschluß 5 ausrichten kann und auch durch den im Druckmit
telanschluß 5 einleitbaren Fülldruck der Flüssigkeit in
Richtung der Kammer 11 aufgestoßen werden kann. Ein Schief
drucken des Ventilelementes 6 infolge Faltenbalg entfällt
gleichfalls. Das Ventilelement 6 ist folglich nur dem hy
draulischen Druck der Flüssigkeit ausgesetzt, da die vom
Faltenbalg 3 ausgeübte Kraftwirkung durch den Anschlag 13
und infolge einer nachfolgend noch dargestellten Fesselung
des Federelementes 4 quasi um das Ventilelement 6 herumge
führt wird. Das bedeutet zugleich, daß das Ventilelement 6
hinsichtlich seiner Funktion vom Federelement 4 weitgehend
entkoppelt ist.
Die Stirnfläche des Faltenbalgs 3 ist hierzu in einer vor
teilhaften Ausführungsform des Druckmittelspeichers in Rich
tung des Druckmittelanschlusses 5 mit einem hülsenförmigen
Fortsatz 15 versehen. Darin befindet sich der teleskopartig
bewegbare, als Schiebehülse ausgeführte Aufnahmekörper 14,
der das Federelement 4 und das Ventilelement 6 in koaxialer
Ausrichtung zum Druckmittelanschluß 5 aufnimmt.
Das Federelement 4 ist zwischen einem auf das Ventilelement
6 gerichteten Vorsprung 19 des Aufnahmekörpers 14 und der
Stirnfläche des Faltenbalgs 3 eingespannt. Der Vorsprung 19
befindet sich etwa auf der halben Länge des hülsenförmigen
Aufnahmekörpers 14, der auf der Höhe des Vorsprungs 19 eine
Außenschulter aufweist, die sich unter der Wirkung des Fe
derelementes 4 an einem als Formschlußverbindung angestauch
ten Endabschnitt des Fortsatzes 15 abstützt. Der Vorsprung
19 bildet einerseits eine Abstützung für das Federelement 4,
andererseits erstreckt er sich als Ventilträger in Radial
richtung spielbehaftet bis in eine Ringnut 18 des Ventil
elementes 6. Das Ventilelement 6 wird somit innerhalb des
Fortsatzes 15 in Axial- und auch Radialrichtung spielbehaf
tet aufgenommen, so daß es mit dem Faltenbalg 3 eine vor
prüfbare, eigenständig handhabbare Unterbaugruppe bildet.
In der abbildungsgemäßen Ventilschließstellung liegt das als
Sitzventil ausgebildete Ventilelement 6 mit seinem Bund 17
an der Innenwandung des Gehäuses 1 an, während sich zugleich
ein dem Bund 17 vorgeordneter, mit Strömungsnuten versehener
metallischer Tauchkolben 16 in die Bohrung des Druckmittel
anschlusses 5 erstreckt. Der Bund 17 übernimmt hierbei eine
Stütz- und Anschlagfunktion für das Dichtelement 10, so daß
es nur einer sehr geringen Beanspruchung unterliegt. Der
Bund 17 ist mit einem Dichtelement 10 umspritzt, das einer
seits zur Bildung einer Ventildichtfläche am Bund 17 in
Richtung des Druckmittelanschlusses 5 geringfügig übersteht,
andererseits entfernt zur Ventildichtfläche zum formschlüs
sigen Eingriff des Vorsprungs 19 zu einer Ringnut 18 ent
sprechend ausgeformt ist. Im vorliegendem Beispiel ist also
die Ringnut 18 unmittelbar in das Dichtelement 10 eingear
beitet, in die der Vorsprung 19 des hülsenförmigen Aufnahme
körpers 14 spielbehaftet eingreift. Es ist aber auch mög
lich, bei entsprechender Ausgestaltung des Ventilelementes 6
die Ringnut 18 in einem entsprechend geformten Endabschnitt
des Tauchkolbens 16 einzubringen.
Die vorzugsweise durch ein Tiefziehverfahren topfförmig
gestaltete Stirnfläche des Faltenbalgs 3 berührt abbildungs
gemäß den als Nase in das Gehäuse 1 eingeformten Anschlag
13, wenn die Ringfläche des Dichtelementes 10 gerade druck
mittelsperrend an der Innenwandung des Gehäuses 1 anliegt.
In dieser Sperrstellung kann das Ventilelement 6 jederzeit
zur Beaufschlagung der Kammer 11 mit Flüssigkeit aus Rich
tung des Druckmittelanschlusses 5 aufgestoßen werden, da es
losgelöst von der Kraftwirkung des Faltenbalgs 3 zumindest
in Axialrichtung im Aufnahmekörper 14 relativ beweglich ge
führt ist.
Schließlich soll nachfolgend kurz auf weitere konstruktive
Ausgestaltungsvarianten eingegangen werden:
Das Verschlußelement 9 verbindet das Gehäuse 1 und den Fal
tenbalg 3 zu einer stabilen, einfach herzustellenden Ein
heit.
Das vorzugsweise als Tiefziehteil hergestellte topfförmige
Gehäuse 1 kann im Bereich des Druckmittelanschlusses 5, der
am Topfboden gelegen ist, relativ leicht mit einem Anschluß
gewinde (Innen-/oder Außengewinde) versehen werden, wobei
sich der Druckmittelspeicher auch als Einschraub- bzw. An
schraubspeicher an das angeschlossene System eignet.
Der Füllanschluß 8 bildet im Hinblick auf seine Konstruktion
einen Standard- als auch Serienteil, insbesondere in der
gezeigten Ausführungsform.
Aufgrund der im Druckmittelspeicher maximal zulässigen
Drucküberhöhung, muß für die Konstruktion des Faltenbalges 3
gewährleistet werden, daß der Flüssigkeitsdruck in der Kam
mer 11 immer größer als der Gasdruck in der Kammer 2 ist,
damit außerhalb des Faltenbalges 3 die zulässige Drucküber
höhung eingehalten wird. Da dieser maximal zulässige Außen
überdruck bei einem einlagigen Faltenbalg bei ca. 40 bar
liegt, wird der Druckmittelspeicher gleichzeitig sowohl über
den Füllanschluß 8 mit Gas als auch über den Druckmittel
anschluß 5 mit Druckmittel bzw. Bremsflüssigkeit befüllt.
Bei einem geringfügig über den Außenüberdruck erhöhten Gas
druck dehnt sich der Faltenbalg 3 aus und das Ventilelement
6 verschließt den Druckmittelanschluß 5, indem der mit dem
Faltenbalg 3 mitbewegte hülsenförmige Aufnahmekörper 14 an
der Innenwandung des Gehäuses 1 anstößt, von der Außenschul
ter des Fortsatzes 15 abhebt und sich teleskopartig unter
der Kompression des Federelementes 4 auf die Stirnfläche des
Faltenbalgs 3 zubewegt, bis sich die Stirnfläche des Falten
balgs 3 beabstandet zur Innenwandung des Gehäuses 1 am An
schlag 13 abstützt.
Bei Wunsch oder Bedarf kann auf eine Gasbefüllung des Fal
tenbalges 3 verzichtet werden. Die Federsteifigkeit des Me
tallbalges und dessen Festigkeit erlauben dann die Darstel
lung eines sog. Mitteldruckspeichers anstelle eines Hoch
druckspeichers.
Unabhängig davon, ob nunmehr der Erfindungsgegenstand als
Hochdruck- oder Mitteldruckspeicher verwendet wird, ergeben
sich für den Erfindungsgegenstand technische Vorteile, die
insbesondere in der absoluten Dichtheit, Wartungsfreiheit
infolge der verschleißfreien Betriebsweise und einfachen
Konstruktion zu sehen sind. Ferner sind die produktionstech
nischen Vorteile zu erwähnen, da keine Präzisionsteile und
keine feinbearbeiteten Oberflächen notwendig sind.
1
Gehäuse
2
Kammer
3
Faltenbalg
4
Federelement
5
Druckmittelanschluß
6
Ventilelement
7
Innenkörper
8
Füllanschluß
9
Verschlußelement
10
Dichtelement
11
Kammer
12
Dichtschraube
13
Anschlag
14
Aufnahmekörper
15
Fortsatz
16
Tauchkolben
17
Bund
18
Ringnut
19
Vorsprung
Claims (9)
1. Druckmittelspeicher, insbesondere für schlupfgeregelte
Kraftfahrzeugbremsanlagen, mit einem einen Druckmittel
anschluß (5) aufweisenden Gehäuse (1), mit einem Ventil
element (6), das den Druckmittelanschluß (5) öffnet oder
verschließt, mit einem an der Stirnfläche des Faltenbal
ges (3) befestigten Federelement (4), das mit dem dem
Druckmittelanschluß (5) zugewandten Ventilelement (6)
zusammenwirkt, mit einem im Gehäuse (1) beweglich an
geordneten, mindestens zwei Kammern (2, 11) im Druck
mittelspeicher voneinander trennenden Körper, der als im
Gehäuse (1) beweglicher, die eine Kammer (2) umschlie
ßender Faltenbalg (3) ausgebildet ist, wobei die vom
Faltenbalg (3) umschlossene Kammer (2) mit einem Gas
befüllt ist, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:
- - zwischen der Stirnfläche des Faltenbalgs (3) und der Stirnfläche des Gehäuses (1) ist ein Anschlag (13) vorgesehen, der den Schließhub des Ventilelementes (6) in Richtung des Druckmittelanschlusses (5) begrenzt,
- - das Ventilelement (6) ist gegenüber dem Federelement (4) relativ beweglich angeordnet.
2. Druckmittelspeicher nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Faltenbalg (3) aus einem Metall be
steht, an dessen Stirnfläche ein teleskopartig beweg
barer Aufnahmekörper (14) angeordnet ist, der das Feder
element (4) und das Ventilelement (6) in koaxialer Aus
richtung zum Druckmittelanschluß (5) aufnimmt.
3. Druckmittelspeicher nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Aufnahmekörper (14) vorzugsweise mit
tels eines auf den Druckmittelanschluß (5) gerichteten
Fortsatzes (15) formschlüssig am Faltenbalg (3) gehalten
ist.
4. Druckmittelspeicher nach einem der vorhergehenden An
sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Federelement
(4) zwischen dem Aufnahmekörper (14) und der Stirnfläche
des Faltenbalgs (3) eingespannt ist.
5. Druckmittelspeicher nach einem der vorhergehenden An
sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilelement
(6) im Aufnahmekörper (14) spielbehaftet geführt ist.
6. Druckmittelspeicher nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Gehäuse (1) als Tiefziehteil ausge
bildet ist.
7. Druckmittelspeicher nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Ventilelement (6) als Sitzventil aus
gebildet ist, das mit einem in der Ventilschließstellung
an der Innenwandung des Gehäuses (1) anliegenden Bund
(17) versehen ist und das einen in der Ventilschließ
stellung sich in die Bohrung des Druckmittelanschlusses
(5) erstreckenden Tauchkolben (16) aufweist.
8. Druckmittelspeicher nach Anspruch 7, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Bund (17) mit einem Dichtelement (10)
überzogen ist, das eine Ringnut (18) aufweist, in der
der hülsenförmige Aufnahmekörper (14) formschlüssig ein
greift.
9. Druckmittelspeicher nach einem der vorhergehenden An
sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Faltenbalg (3)
durch ein Tiefziehverfahren zu einer Topfform ausgestal
tet ist, dessen Mantelfläche vorzugsweise durch Form
pressen die Wellenkontur eines Faltenbalges (3) auf
weist.
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