DE2738684A1

DE2738684A1 - Hydropneumatischer druckspeicher mit einsatz im anschlusstueck

Info

Publication number: DE2738684A1
Application number: DE19772738684
Authority: DE
Inventors: Franz Diehl; Klaus Mackert; Hans Reimer; Klaus Splett; Alfred Wirth
Original assignee: Fichtel and Sachs AG
Current assignee: ZF Sachs AG
Priority date: 1977-08-27
Filing date: 1977-08-27
Publication date: 1979-03-08
Also published as: US4201246A; JPS5445815A; FR2401342A1; FR2401342B3; GB1600447A; IT1115580B; IT7853649V0; IT7868981A0

Description

FICHTEL & SACHS AG, Schweinfurt/Main Patent- und Gebrauchsmusterhilfsanmeldung

Hydropneumatischer Druckspeicher mit Einsatz im Anschlußstück

Die Erfindung bezieht sich auf einen hydropneumatischen Druckspeicher, bestehend aus einem ein- oder mehrteiligen starren Gehäuse, in welchem eine walkfähige und elastische Membran angeordnet ist und zwei dicht voneinander getrennte Räume bildet, wovon einer eine unter Druck stehende Gasfüllung aufweist, während der andere Raum zur Aufnahme der Hydraulikflüssigkeit dient, die über ein Anschlußstück zu- und abgeführt wird und in diesem Anschlußstück zum Innenraum des Behälters hin ein Einsatz vorgesehen ist, der einen ständigen Durchflußquerschnitt zwischen dem Anschlußstück und dem die Hydraulikflüssigkeit aufnehmenden Raum bildet und gegen welchen die Membran im flüssigkeitsleeren Zustand des Druckspeichers zur Anlage kommt.

Bei leerem Flüssigkeitsraum des Druckspeichers kommt die Membran infolge der unter hohem Druck stehenden Gasfüllung an der Einbzw. Auslaßöffnung für die Hydraulikflüssigkeit zur Anlage. Da derartige Druckspeicher Gasfüllungen mit Drücken bis zu 100 bar aufweisen, muß in flüssigkeitsleerem Zustand verhindert werden, daß die Membran durch diese öffnung gedrückt bzw. durch diese öffnung beschädigt wird. So ist es durch die FR-PS 1 296 751 bekannt, den Anschluß zum Behälter-Innenraum hin mit einem siebähn-

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lichen Einsatz abzudecken. Durch den hohen Innendruck - bis 100 bar - wird gerade bei leerem Flüssigkeitsraum die Membran gegen diesen Einsatz gedrückt und die Löcher des Einsatzes wirken in Verbindung mit dem Gasdruck wie ein Stanzwerkzeug, so daß bereits nach kurzer Zeit die Membran bei leerem Flüssigkeitsraum zerstört wird.

Durch die US-PS 2 932 321 ist ein Hochdruckspeicher bekannt, der in seinem Anschlußteil ein Schließventil aufweist, welches durch die Membran bei leerem Flüssigkeitsraum in Schließstellung gebracht wird. Diese Schließventile werden durch Federn und/oder Stößel geführt. Nachteilig ist, daß diese Schließventile bei plötzlicher Flüssigkeitsentnahme selbsttätig schließen können und bei schlagartigem Füllvorgang aus ihrer Verankerung herausgerissen werden. Weiter sind durch die DT-OS 1 675 3^9 und die DT-AS 2 411 150 Druckspeicher bekannt, bei denen die Membran mit einem Versteifungsteller verbunden ist, der im Bereich des Anschlusses bei leerem Flüssigkeitsraum zur Anlage kommt. Die Konstruktion nach der DT-OS 1 675 3^9 weist hierbei eine mit einer Bohrung versehene Membran auf, die zum Vernieten mit einem Teller erforderlich ist. Durch diese Vernietung des Tellers mit der Membran besteht die Gefahr der Undichtigkeit. Um dieser Gefahr zu begegnen, ist bei der Ausführung nach der DT-AS 2 411 I50 die Membran mit einem angespritzten Ansatz versehen, auf welchen der Teller gesteckt wird und anschließend dieser Ansatz zur Verbindung des Tellers mit der Membran durch Einwirkung von Druck und/oder Wärme verformt wird. Derartige mit einem Teller versehene Membranen sind beim Walkvorgang mit einem erhöhten Abrieb an der Membran

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behaftet. Weitere Nachteile sind darin zu sehen, daß sie sehr teuer in der Herstellung sind und trotzdem ein ungleichmäßiges Walken bei der Flüssigkeitszufuhr oder Flüssigkeitsentnahme aufweisen, so daß sich oberhalb des Anschlußteils Flüssigkeitsblasen bilden, die nicht entleert werden können. Ein weiterer Nachteil ist in der relativ großen Masse zu sehen, die bei derartigen Membranen bewegt werden.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Nachteile der bekannten Konstruktionen zu vermeiden und einen hydropneumatischen Druckspeicher mit einfachem Aufbau und billigen Bauteilen zu schaffen, der eine einwandfreie Funktion besitzt, wobei auch im flüssigkeitsleeren Zustand des Speichers ein Eindringen der Membrane in das Flüssigkeitsanschlußstück mit Sicherheit vermieden wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Einsatz einen annähernd kalottenförmigen Abschnitt aufweist und im Bereich seines äußeren Durchmessers mit dem Gehäuseteil oder dem Anschlußstück einen Durchflußquerschnitt bildet, dessen zum flüssigkeitsgefüllten Raum hin gerichtete Mündung unterhalb des kalottenförmigen Abschnitts angeordnet ist und eine geringe radiale Erstreckung besitzt. Im flüssigkeitsleeren Zustand des Druckspeichers legt sich die Membran bedingt durch den Druck im gasgefüllten Raum gegen den kalottenförmigen Abschnitt und die Innenwand des Gehäuses. Dadurch _} daß die Mündung des Durchflußquerschnittes unterhalb des kalottenförmigen Abschnittes liegt, wird im Bereich des Durchflußquerschnittes die Membrane auf Zug beansprucht und

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somit das Eindringen der Membrane in die Mündung des Durchflußquerschnittes mit Sicherheit vermieden. Die Membrane selbst ist ein sehr einfaches Bauteil, denn sie kann, abgesehen von der Einspannstelle, als Topfmembrane mit gleicher Wandstärke ausgebildet sein. Ferner sind keine zusätzlichen Bauteile auf der Membrane zu deren Schutz erforderlich, so daß diese Membran nicht nur eine geringe Masse aufweist, sondern zudem preiswert in der Herstellung ist.

Wie ein Merkmal der Erfindung zeigt, wird die zum flüssigkeitsgefüllten Raum hin gerichtete Mündung durch einen kreisringförmigen Kanal gebildet. Eine solche Ausführung gestattet es, die radiale Erstreckung des ringförmigen Kanals, d. h., die Ringbreite dieses Kanals sehr klein zu halten, auch dann, wenn der Durchflußquerschnitt dieses kreisringförmigen Kanals dem Durchflußquerschnitt des Anschlußstückes entspricht. Die Kreisringbreite beträgt etwa 1 mm.

Einen sehr einfachen Aufbau erhält man erfindungsgemäß dadurch, daß der Einsatz radial gerichtete Durchflußöffnungen aufweist, welche in den kreisringförmigen Kanal münden. Um ein Beschädigen der Membran durch diese Durchflußöffnungen mit Sicherheit zu verhindern, ist entsprechend der Erfindung die obere Kante jeder Durchlaßöffnung unterhalb oder höchstens auf gleicher Höhe angeordnet, die der äußeren Begrenzung des kreisringförmigen Kanals entspricht.

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Um die Zugbeanspruchung der Membran bei leerem Flüssigkeitsraum in Grenzen zu halten, ist die Innenwand des Unterteils entsprechend einem Merkmal der Erfindung im Bereich des Einsatzes mit einer etwa ringförmigen ebenen oder schwach geneigten Fläche versehen. Weiterhin ist, wie die Erfindung zeigt, am äußeren Durchmesser des kalottenförmigen Abschnittes eine Rundung angeordnet, die durch einen Kreisbogen gebildet wird, dessen Mittelpunkt etwa in der Ebene liegt, die durch die äußere Begrenzung des kreisringförmigen Kanals gebildet wird. Damit wird gewährleistet, daß die nicht unterstützte Fläche der Membran klein gehalten werden kann, so daß auch die auf die Membran infolge des Innendrucks im Gasraum hervorgerufene Zugbeanspruchung im Bereich des kreisringförmigen Kanals gering bleibt.

Zur Befestigung des Einsatzes im Anschlußstück bzw. im Gehäuse ist merkmalsgemäß der Einsatz mit einem durch die Durchlaßöffnungen unterbrochenen Ansatz versehen und damit in einer entsprechenden Aussparung befestigt. Weiterhin kann es vorteilhaft sein, daß zur Befestigung der Ansatz an seiner Außenfläche mit einem sägezahnartigen Vorsprung versehen ist und damit in eine entsprechende Vertiefung der Aussparung einrastet. Sowohl der Vorsprung als auch die Vertiefung können als umlaufende Nut ausgebildet sein.

Eine besonders vorteilhafte Ausführung erhält man entsprechend der Erfindung dadurch, daß der Einsatz ein napfförmiges Bauteil ist, welches einen kalottenförmigen Boden und Durchlaßöffnungen in der zylindrischen Wand aufweist. Entsprechend einem weiteren Merkmal ist der Einsatz ein tiefgezogenes Blechteil, dessen

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Durchlaßöffnungen in der zylindrischen Wand ausgestanzt sind.

Die Befestigung des Einsatzes in der entsprechenden Aussparung erfolgt auf einfache Weise dadurch, daß, wie die Erfindung zeigt, der Einsatz nach dem Stanz- und Ziehvorgang verkupfert wird und sodann durch Hartlöten fest mit dem Gehäuse bzw. dem Anschlußstück verbunden wird. Selbstverständlich sind weitere Befestigungsarten des Einsatzes denkbar, wie beispielsweise durch Schrauben, Buckelschweißen oder Kleben.

Selbstverständlich ist es ohne weiteres möglich, den Einsatz auch einstückig mit dem Anschlußstück auszubilden. Ebenso ist es ohne weiteres möglich, daß, wie die Erfindung zeigt, der Einsatz ein Kunststoffteil ist.

Die nachfolgende Beschreibung des Aufbaues und der Wirkungsweise der beispielsweise dargestellten Ausführungsformen ergibt weitere Ausbildungsmöglichkeiten und vorteilhafte Wirkungen der Erfindung. Es zeigt:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch den hydropneumatischen Druckspeicher;

Fig. 2 einen Ausschnitt des hydropneumatischen Druckspeichers im Bereich des Einsatzes;

Fig. 3 die Verbindung des Einsatzes mit sägezahnartigen Vorsprüngen in der entsprechenden Vertiefung;

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Fig. 4 einen napfförmig ausgebildeten Einsatz und

Fig. 5 eine weitere Ausführungsvariante des napfförmigen Einsatzes.

Der Druckspeicher nach den Figuren 1 und 2 besitzt das Gehäuse-Oberteil 1, welches mit dem Gehäuseteil 6 verschweißt ist. Die Membran 3 wird an ihrem oberen Ende durch das Gehäuse-Oberteil 1 in eine Nut des Gehäuseteils 6 in Achsrichtung gedrückt. Durch die Membran 3 wird der Innenraum des Druckspeichers in einen Raum 2 mit unter Druck stehender Gasfüllung und einen flüssigkeitsgefüllten Raum 4 unterteilt, über die im Anschlußstück 12 befindliche Bohrung 9, in welche eine nicht eingezeichnete Hydraulikleitung mündet, wird der flüssigkeitsgefüllte Raum 4 gefüllt bzw. entleert. Zum flüssigkeitsgefüllten Raum 4 hin ist die Bohrung 9 durch den Einsatz 5 abgedeckt. Dieser Einsatz 5 besitzt einen kalottenförmigen Abschnitt 14 sowie die Rundung und bildet mit einer entsprechenden Aussparung im Gehäuseteil 6 einen kreisringförmigen Kanal 7. über die Durchflußöffnungen im Ansatz 8 des Einsatzes 5 steht der kreisringförmige Kanal 7 mit der Bohrung 9 in flüssigkeitsleitender Verbindung. Die Befestigung des Einsatzes 5 im Gehäuseteil 6 erfolgt dadurch, daß der Ansatz 8 in die Aussparung 13 eingedrückt, eingelötet, eingeschweißt oder eingeklebt wird.

In Fig. 1 ist die topfförmige Membran 3 in entlastetem Zustand eingezeichnet. Dieser Zustand kann einmal dadurch herbeigeführt

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werden, daß eine geringe Flüssigkeitsmenge im flüssigkeitsgefüllten Raum h vorhanden ist oder daß im Raum 2 noch keine unter Druck stehende Gasfüllung eingebracht ist. Wird nun nach dem Zusammenschweißen von Gehäuse-Oberteil 1 und Gehäuseteil 6 der Raum 2 mit der Gasfüllung unter dem vorgeschriebenen Druck gefüllt, so legt sich die Membran 3 auf den Einsatz 5, wie dies die Fig. 2 zeigt, wenn keine Flüssigkeit im Raum 4 vorhanden ist. Durch den kalottenförmigen Abschnitt 14 und die Rundung 15 des Einsatzes 5 kann die Membran 3 nicht in den kreisringförmigen Kanal 7 gedrückt werden, weil die Membran 3 in dem weder am Einsatz 5 noch an der Innenwand des Gehäuseteils 6 anliegenden Abschnitt nur auf Zug beansprucht ist und dieser Abschnitt möglichst klein gehalten wird, so daß die Zugspannungen ebenfalls gering sind. Dieser kritische Zustand, in welchem die Membran vor Beschädigung die Zu- bzw. Abflußöffnungen der Hydraulikflüssigkeit zu schützen ist, tritt dann auf, wenn der Raum M flüssigkeitsleer ist, d. h., in fertigmontiertem Zustand, bis der Druckspeicher eingebaut wird und während des Betriebes nur dann, wenn die Hydraulikflüssigkeit aus dem System entfernt wird oder durch Undichtigkeiten des Systems bedingt in den Vorratsraum zurückgedrückt wird, also kein Druck im Hydraulikkreis vorhanden ist.

Besonders bei Federspeichern für Kraftfahrzeuge ist die Anordnung des Einsatzes 5 in der Aussparung 13 von Bedeutung, da in diesen Fällen ein rascher Mediumsaustausch erfolgt und somit kein Verschließen des Durchflußkanals durch diesen Einsatz 5 auch bei schnellerer Strömung eintreten kann. Durch die Anordnung des Einsatzes 5 im Gehäuseteil 6 bzw. im Anschlußstück 12 wird die Masse

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der Membran 3 auf ein Minimum beschränkt und dadurch eine sehr große Bewegungsfreiheit der Membran erzielt.

Die Ausführungsform nach Fig. 3 unterscheidet sich von der nach den Figuren 1 und 2 im wesentlichen dadurch, daß die Befestigung des Einsatzes 5 im Gehäuseteil 6 bzw. im Anschlußstück 12 dadurch erfolgt, daß der Ansatz 8 einen sägezahnartigen Vorsprung 17 aufweist und damit in die entsprechende Aussparung im Anschlußstück 12 eingreift. Dieser sägezahnartige Vorsprung 17 kann sich dabei über den Umfang erstrecken, so daß die von den Durchlaßöffnungen 16 unterbrochenen Ansätze 8 nur durch eine axiale Kraft in die entsprechende Aussparung des Anschlußstückes 12 einrasten.

Die Ausführungsform nach Fig. 4 zeigt den Einsatz 10 mit dem kalottenförmigen Abschnitt 14 der Rundung 15 und der zylindrischen Wand 21. In dieser zylindrischen Wand 21 sind die Durchflußöffnungen 18 als Schlitze ausgebildet. In der entsprechenden Aussparung 13 im Anschlußstück 12 ist das Ende der zylindrischen Wand 21 befestigt, z. B. durch Schweißen oder Hartlöten.

Der in Fig. 5 gezeigte Einsatz 10 unterscheidet sich im wesentlichen von dem nach Fig. 4 dadurch, daß die Durchflußöffnungen 19 nicht als Schlitze 18, wie in Fig. 4, ausgebildet sind, sondern durch bis an den Rand der zylindrischen Wand 21 gehende Ausstanzungen gebildet werden. Auch dieser Einsatz 10 besitzt den kalottenförmigen Abschnitt 14 und die Rundung 15· Außerdem weist die Innenwand des Unterteils 6 im Bereich des Einsatzes

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eine ringförmige ebene Fläche 20 auf. Das Gehäuseteil 6 ist ein Blechpreßteil und wird mit dem Anschlußstück 12 verschweißt. Der Einsatz 10 ist bei dieser Ausführung in der im Anschlußstück 12 befindlichen Aussparung 13 befestigt. Zur Befestigung dieses Einsatzes 10 wird dieser nach dem Stanz- und Ziehvorgang verkupfert und anschließend zusammen mit dem Anschlußstück 12 im Lötofen hartgelötet. Die Membran 3 legt sich in flüssigkeitsleerem Zustand des Druckspeichers einmal am Einsatz 10 und zum anderen an der ringförmigen ebenen Fläche 20 des Gehäuseteils 6 an und steht auch hier im Bereich des kreisringförmigen Kanals 7 unter Zugspannung, so daß die Membran 3 nicht in die Durchflußöffnung gedrückt werden kann. Um eine Beschädigung der Membran 3 durch den Einsatz 5 entsprechend den Figuren 1 bis 3 bzw. den Einsatz 10 entsprechend den Figuren ¹J und 5 zu vermeiden, endet die obere Kante der Durchflußoffnungen 16 in der Ebene, die durch die obere Begrenzung des kreisringförmigen Kanals gebildet wird, während die Durchflußoffnungen 18 und 19 entsprechend den Figuren Ί und 5 mit ihren oberen Kanten unterhalb dieser durch die obere Begrenzung des kreisringförmigen Kanals 7 gebildeten Ebene enden.

TIPP-I Be/Bb-17.08.77

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Claims

27386S4

Patentansprüche

7\ Hydropneumatischer Druckspeicher, bestehend aus einem ein- oder mehrteiligen starren Gehäuse, in welchem eine walkfähige und elastische Membran angeordnet ist und zwei dicht voneinander getrennte Räume bildet, wovon einer eine unter Druck stehende Gasfüllung aufweist, während der andere Raum zur Aufnahme der Hydraulikflüssigkeit dient, die über ein Anschlußstück zu- und abgeführt wird und in diesem Anschlußstück zum Innenraum des Behälters hin ein Einsatz vorgesehen ist, der einen ständigen Durchflußquerschnitt zwischen dem Anschlußstück und dem die Hydraulikflüssigkeit aufnehmenden Raum bildet und gegen welchen die Membran im flüssigkeitsleeren Zustand des Druckspeichers zur Anlage kommt, dadurch gekennzeichnet, daß der Einsatz (5, 10) einen annähernd kalottenförmigen Abschnitt (14) aufweist und im Bereich seines äußeren Durchmessers mit dem Gehäuseteil (6) oder dem Anschlußstück (12) einen Durchflußquerschnitt bildet, dessen zum flüssigkeitsgefüllten Raum (4) hin gerichtete Mündung unterhalb des kalottenförmigen Abschnitts (I¹O angeordnet ist und eine geringe radiale Erstreckung besitzt.
2. Hydropneumatischer Druckspeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zum flüssigkeitsgefüllten Raum (4) hin gerichtete Mündung durch einen kreisringförmigen Kanal (7) gebildet wird.

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ORIGINAL INSPECTED
3. Hydropneumatischer Druckspeicher nach den Ansprüchen 1 und

2, dadurch gekennzeichnet, daß der Einsatz (5, 10) radial gerichtete Durchflußöffnungen (16, 18, 19) aufweist, welche in den kreisringförmigen Kanal (7) münden.
4. Hydropneumatischer Druckspeicher nach den Ansprüchen 1 bis

3, dadurch gekennzeichnet, daß die obere Kante jeder Durchlaßöffnung (16, 18, 19) unterhalb oder in der Ebene angeordnet ist, die von der oberen Begrenzung des kreisringförmigen Kanals (7) gebildet wird.
5· Hydropneumatischer Druckspeicher nach den Ansprüchen 1 bis

4, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenwand des Gehäuseteils (6) im Bereich des Einsatzes (5, 10) eine etwa ringförmige ebene oder schwach geneigte Fläche (20) aufweist.
6. Hydropneumatischer Druckspeicher nach den Ansprüchen 1 bis

5, dadurch gekennzeichnet, daß am äußeren Durchmesser des kalottenförmigen Abschnitts (14) eine Rundung (15) angeordnet ist, die durch einen Kreisbogen gebildet wird, dessen Mittelpunkt etwa in der Ebene liegt, die der oberen Begrenzung des kreisringförmigen Kanals (7) entspricht.
7· Hydropneumatischer Druckspeicher nach den Ansprüchen 1 bis

6, dadurch gekennzeichnet, daß der Einsatz (5) einen durch die Durchlaßöffnungen (16) unterbrochenen Ansatz (8) aufweist und damit in einer entsprechenden Aussparung (13) befestigt ist.

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8. Hydropneumatischer Druckspeicher nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zur Befestigung der Ansatz (8) an seiner Außenfläche mit einem sägeζahnartigen Vorsprung (17) versehen ist und damit in eine entsprechende Vertiefung der Aussparung einrastet.
9- Hydropneumatischer Druckspeicher nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Einsatz (10) ein napfförmiges Bauteil ist, welches einen kalottenförmigen Boden (14) und Durchlaßöffnungen (18, 19) in der zylindrischen Wand (21) aufweist.
10. Hydropneumatischer Druckspeicher nach den Ansprüchen 1 bis 6 und 9j dadurch gekennzeichnet, daß der Einsatz (10) ein tiefgezogenes Blechteil ist, dessen Durchlaßöffnungen (18, 19) in der zylindrischen Wand (21) ausgestanzt sind.
11. Hydropneumatischer Druckspeicher nach den Ansprüchen 1 bis

10, dadurch gekennzeichnet, daß der Einsatz (5, 10) verkupfert ist und durch Hartlöten mit dem Gehäuseteil (6) bzw. mit dem Anschlußstück (12) verbunden ist.
12. Hydropneumatischer Druckspeicher nach den Ansprüchen 1 bis

9, dadurch gekennzeichnet, daß der Einsatz (5, 10) ein Kunststoff teil ist.

TIPP-I Be/Bb-17.08.77

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