DE3807314A1 - Hochdruckspeicher fuer hydraulische systeme - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Hochdruckspeicher für hydrau­ lische Systeme, insbesondere Bremsanlagen in Fahrzeugen mit fahrerunabhängig arbeitenden Bremsbetätigungen (Anti­ blockiersystem, Vortriebsregelung) mit einem hydrau­ lischen, an das hydraulische System angeschlossenen Arbeits­ raum, der über ein druckabhängig bewegliches Trennglied begrenzt ist, und mit einem das bewegliche Trennglied nachgiebig abstützenden Puffer.

Hochdruckspeicher sind in verschiedenen Ausgestaltungen bekannt. Eine gebräuchliche Ausgestaltung arbeitet mit einer Trennmembran aus elastischem Material, die den Gas­ raum vom Hydraulikraum trennt und relativ große Volumen­ änderungen für die beiden Räume ermöglicht. Je größer die möglichen Volumenänderungen sind, desto größer sind die geforderten Elastizitäten für die Membran und desto größer sind wiederum auch die Membranflächen, mit dem Effekt, daß durch Diffusion relativ große Gasverluste auftreten. Durch das Eindiffundieren des Gases in die Hydraulikflüssigkeit ergibt sich die Gefahr von Gasblasen, mit dem Effekt, daß in Bremssystemen derartige Hochdruck­ speicher praktisch nicht einsetzbar sind.

Zum Einsatz in Bremssystemen kommen deshalb Hochdruck­ speicher mit schwimmendem Kolben zwischen Hydraulik- und Gasseite. Auch diese Systeme können aber nur dann befrie­ digen, wenn beiden Seiten gesonderte Dichtgrenzen zuge­ ordnet sind und der Zwischenraum in die Atmosphäre ent­ lüftet ist. Hierdurch ergibt sich ein erheblicher Bauauf­ wand, und es ergeben sich insbesondere auch erhebliche Dichtungsprobleme, da die sehr hohen Drücke die Dicht­ grenzen nur einseitig beaufschlagen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Hoch­ druckspeicher zu schaffen, der bei vergleichsweise ge­ ringem Bauaufwand ausreichende Volumenänderungen zwischen Hydraulik- und Gasseite ermöglicht und bei dem ferner eine absolute Trennung zwischen Hydraulik- und Gasseite gewährleistet ist, ohne daß Leckagen auftreten können.

Bei einem Hochdruckspeicher der eingangs genannten Art wird dies gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß das Trennglied als Hohlkörper ausgebildet ist, der den hy­ draulischen Arbeitsraum bildet und durch Ausbildung zu­ mindest eines Wandbereiches als membranartig in sich bewegliche Wand volumenveränderlich ist und daß der Puffer durch eine elastische, den membranartigen Wand­ bereich abstützende Ummantelung gebildet ist.

Bei einem Hochdruckspeicher dieser Art lassen sich Dich­ tungsprobleme der eingangs angesprochenen Art umgehen.

Der hydraulische Arbeitsraum wird durch einen in sich ge­ schlossenen Hohlkörper begrenzt, der einschließlich sei­ nes membranartigen Wandbereiches aus metallischen Materia­ lien aufgebaut sein kann, die diffusionssicher sind. Der membranartige Bereich wird seinerseits elastisch abge­ stützt, wobei die elastische Abstützung durch eine den Körper zumindest in seinem membranartig nachgiebigen Bereich umschließende Ummantelung gebildet ist.

Die Ummantelung kann zweckdienlicherweise mehrlagig auf­ gebaut sein, und zwar der Art, daß sie in ihrer Härte mit zunehmendem Abstand zur Membran zunimmt, der Art also, daß der Verformungswiderstand der Ummantelung mit zuneh­ mendem Ausweichen der Membran gegen die Ummantelung sich erhöht.

Ein einfacher und billiger Aufbau der Ummantelung ergibt sich insbesondere dadurch, daß diese schlauchartig gestal­ tet ist. Insbesondere mit Hohlkörpern, die als im wesent­ lichen zylindrische Hohlkörper gestaltet sind und die über einen Teil ihres Mantels membranartig ausgebildet sind, ergibt sich so ein sehr einfacher Aufbau.

Im Hinblick auf die notwendige Abstützwirkung durch die Ummantelung kann es zweckmäßig sein, diese im äußeren Bereich, beispielsweise durch ein Drahtgeflecht oder Schlauchstrukturen, zu bilden, wie sie für Hochdruck­ schläuche gebräuchlich sind.

Eine zusätzliche Abstützung nach außen läßt sich ferner in besonders wirkungsvoller Weise dadurch erreichen, daß die elastische Ummantelung ihrerseits wiederum von einer Spannfeder ummantelt ist. Eine solche Spannfeder kann beispielsweise durch eine als Schraubenfeder gewickelte Feder gebildet sein, wobei die Federachse mit der Achse des Hohlkörpers zusammenfällt.

Die Erfindung wird im folgenden mit weiteren Ausgestaltungs­ formen anhand der Zeichnung näher erläutert.

In der zeichnerischen Darstellung ist ein Hochdruckspeicher für hydraulische Systeme gezeigt, der insgesamt mit 1 bezeichnet ist und der einen als Trennglied ausgebildeten Hohlkörper 2 aufweist, der einen hydraulischen Arbeitsraum bildet. Der Hohlkörper weist einen Anschluß 3 zum nicht weiter dargestellten Hydrauliksystem auf, der bevorzugt in seiner Bodenplatte 4 vorgesehen ist. Bei insgesamt zylindrischer Ausbildung weist der Hohlkörper einen Mantel auf, der über Teilbereiche bevorzugt membranartig ausgebil­ det ist und insgesamt mit 5 bezeichnet ist. Im Ausführungs­ beispiel ist der Mantel 5 mit einem längsmittleren Bereich 6 versehen, der über in Umfangsrichtung verlaufende Rillen oder Sicken 7 mit stirnseitigen Endabschnitten 8 verbunden ist, die mit der Bodenplatte 4 oder dem gegenüberliegenden deckelseitigen Abschlußstück 9 verbunden sind.

Eine bevorzugte Lösung besteht darin, das deckelseitige Abschlußstück 9 mit dem Mantel 5 einstückig auszubilden und diese Büchse mit dem Boden 4 zu verbinden, beispiels­ weise durch Verschweißung.

Durch die Rillen oder Sicken, die nach radial innen oder nach radial außen gerichtet sein können und von denen auch mehr als die hier vorgesehenen, im Übergang zu den End­ abschnitten 8 angeordneten Sicken oder Rillen vorgesehen sein können, ist in einfacher Weise eine Längselastizität des Hohlkörpers erreicht. Um dem Hohlkörper in seinem deckelseitigen Abschlußstück auch bei einstückiger Aus­ bildung die notwendige Festigkeit zu geben, kann dieser mit einer zusätzlichen Versteifungskappe 10 versehen sein, die innerhalb des Hohlkörpers angeordnet ist oder diesen auch außenseitig übergreift.

Abweichend von der geschilderten einstückigen Ausbildung ist auch ein Aufbau des Hohlkörpers denkbar, bei dem das Mittelteil anschließend an die Rillen ausläuft und mit napfartigen Endteilen verbunden wird, wobei diese End­ teile gegebenenfalls eventuell notwendige stirnseitige Verstärkungen bereits aufweisen.

Während beim gezeigten und beschriebenen Ausführungsbei­ spiel letztlich, abgesehen von Materialdehnungen, nur eine axiale Nachgiebigkeit vorgesehen ist, und zwar durch Streckung im Bereich der Rillen oder Sicken 7, kann er­ findungsgemäß auch ein Aufbau zweckmäßig sein, bei dem im längsmittleren Mantelbereich 6 axial verlaufende Ril­ len oder Sicken vorgesehen sind, die verlaufend gegen die Endabschnitte enden, der Art, daß der Mantel 5 in seinem längsmittleren Bereich 6 radial dehnbar ist.

Im Rahmen der Erfindung kann auch eine kombiniert axiale und radiale Nachgiebigkeit vorgesehen sein, wobei sich eine solche mit den vorstehend erläuterten Mitteln ver­ wirklichen läßt.

Um dem Hohlkörper 2 auch bei membranartiger Ausbildung in seinem längsmittleren Bereich die notwendige Festig­ keit zu geben, die für Innendrücke bis zu mehreren 100 Bar erforderlich ist, ist eine außenseitige Abstützung vorgesehen. Diese Abstützung, die insgesamt mit 11 be­ zeichnet ist, besteht bevorzugt aus mehreren Lagen, hier einer Innenlage 12, einer inneren Zwischenlage 13, einer äußeren Zwischenlage 14 und einer Außenlage 15. Bevorzugt ist die Innenlage 12 verhältnismäßig weich und es nehmen die einzelnen Lagen ausgehend von der Innenlage 12 gegen die Außenlage 15 in ihrer Elastizi­ tät ab. Insgesamt gesehen entsteht so ein mehrlagiger Stützkörper, der durch die vergleichsweise große An­ passungsfähigkeit der Innenlage 12 die notwendige Druck­ bzw. Schubelastizität aufbringt, um die für den Volumen­ ausgleich erforderliche axiale und/oder radiale Nach­ giebigkeit des Hohlkörpers 2 zu ermöglichen.

Die einzelnen Lagen können, wie bei Hochdruckschläuchen beispielsweise bekannt, mit versteifenden Einlagen, wie Drahteinlagen oder dergleichen versehen sein.

Im Ausführungsbeispiel ist durch die Umbänderung mit einer Spannfeder 16 eine zusätzliche radiale Abstützung gewährleistet, wobei die Spannfeder 16 durch eine Schraubenfeder gebildet sein kann, die die Außenlage 15 mit Vorspannung umschließt.

Der Hohlkörper 2 kann zusammen mit seiner Abstützung 11 innerhalb eines Gehäuses 17 angeordnet sein, das aus einem Boden 18 und einem napfförmigen Deckelteil 19 besteht. Hierbei ist bevorzugt der Boden 18 mit der Bodenplatte 4 verbunden, und es umschließt das Deckel­ teil 19 den Hohlkörper 2 und die zugehörige Abstützung 11 allseitig mit Abstand. Es kann auf diese Weise ein Gasspeicher gebildet werden, dessen Innenraum 20 bei entsprechender Druckhöhe eine Beaufschlagung des Hohl­ körpers 2 zur Folge hat, durch die unabhängig von der vorgespannten Abstützung 11 ein entsprechender Vorspann­ druck aufgebracht ist. Der Gasdruck kann durch eine entsprechende Fülleitung, die hier mit 21 angedeutet ist, aufgebracht werden.

Claims (8)

1. Hochdruckspeicher für hydraulische Systeme, insbeson­ dere Bremsanlagen in Fahrzeugen mit fahrerunabhängig arbeitenden Bremsbetätigungen (Antiblockiersystem, Vor­ triebsregelung) und mit einem hydraulischen, an das hydraulische System angeschlossenen Arbeitsraum, der über ein druckabhängig bewegliches Trennglied begrenzt ist, und mit einem das bewegliche Trennglied nachgiebig abstützenden Puffer, dadurch gekennzeichnet, daß das Trennglied als Hohlkörper (2) ausgebildet ist, der den hydraulischen Arbeitsraum bildet und durch Aus­ bildung zumindest eines Wandbereiches als membranartig in sich bewegliche Wand volumenveränderlich ist und daß der Puffer zumindest teilweise durch eine elastische, den membranartigen Wandbereich abstützende Ummantelung gebildet ist.

2. Hochdruckspeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlkörper (2) zylindrisch ausgebildet ist.

3. Hochdruckspeicher nach Anspruch 1 oder 2, daß der zylindrische Hohlkörper (2) zumindest im Bereich seines Mantels (5) über die Ummantelung abgestützt ist.

4. Hochdruckspeicher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ummantelung (Abstützung 11) mehrlagig ausgebil­ det ist.

5. Hochdruckspeicher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die durch die Ummantelung gebildete Abstützung (11) in ihrer Härte mit Abstand zum Hohlkörper (2) zunimmt.

6. Hochdruckspeicher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die mantelförmige Abstützung (11) durch einen Schlauchkörper gebildet ist.

7. Hochdruckspeicher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstützung (11) zumindest teilweise über eine umschließende Feder (16) gegen den Hohlkörper (2) vor­ gespannt ist.

8. Hochdruckspeicher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlkörper (2) mit der ihm zugeordneten Abstützung (11) innerhalb eines unter Gasdruck stehen­ den Gehäuses (7) angeordnet ist.