DE3807316A1 - Hochdruckspeicher fuer hydraulische systeme - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Hochdruckspeicher für hydrau­ lische Systeme, insbesondere Bremsanlagen mit fahrerunab­ hängig arbeitenden Bremsbetätigungen (Antiblockier-System, Vortriebsregelung) mit Unterteilung in einen hydrauli­ schen und einen als Druckpolster dienenden pneumatischen Arbeitsraum über ein druckabhängig bewegliches Trennglied sowie Anschluß des Hydraulikraumes an das hydraulische System.

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 beide Räume ermöglicht. Je größer die mög­ lichen Volumenänderungen sind, desto größer sind die geforderten Elastizitäten für die Membran und desto größer wiederum die Membranflächen, mit dem Effekt, daß durch Diffusion relativ große Gasverluste entstehen. Durch das Eindiffundieren des Gases in die Hydraulikflüssigkeit ergibt sich die Gefahr von Gasblasen, mit dem Effekt, daß in Bremssystemen derartige Hochdruckspeicher praktisch nicht einsetzbar sind.

Zum Einsatz in Bremssystemen kommen deshalb Hochdruck­ speicher mit schwimmendem Kolben zwischen Hydraulik- und Gasseite. Auch diese Systeme können allerdings nur dann befriedigen, wenn beiden Seiten gesonderte Dichtgrenzen zugeordnet sind und der Zwischenraum in die Atmosphäre entlüftet ist. Hierdurch ergibt sich 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 Hochdruck­ speicher zu schaffen, der bei vergleichsweise geringem Bauaufwand ausreichende Volumenänderungen zwischen Hydrau­ lik- und Gasseite ermöglicht und bei dem ferner eine abso­ lute Trennung zwischen Hydraulik- und Gasseite gewährlei­ stet ist, ohne daß Leckagen auftreten können.

Bei einem Hochdruckspeicher der eingangs genannten Art wird dies gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß einer der Arbeitsräume, insbesondere der pneumatische Arbeits­ raum, durch einen endseitig geschlossenen, in sich volu­ menveränderlichen Wellrohrkörper gebildet ist. Der Well­ rohrkörper gestattet die Ausbildung des jeweiligen Arbeits­ raumes in volumenveränderlicher Weise mit einem in sich geschlossenen Element. Trotzdem ermöglicht dieses Element relativ große Volumenänderungen. Es kann ferner aus diffu­ sionssicheren Materialien, insbesondere metallischen Materialien, hergestellt werden. Es lassen sich durch die erfindungsgemäße Lösung somit Hochdruckspeicher mit rela­ tiv großer Volumenveränderlichkeit absolut dicht her­ stellen.

Im Hinblick auf Belastungsschwankungen im Umgebungsdruck, also beispielsweise im hydraulischen System, wenn der Wellrohrkörper den pneumatischen Arbeitsraum bildet, erweist es sich als zweckmäßig, dem Wellrohrkörper zur Begrenzung seiner Längenveränderlichkeit Anschläge zu­ zuordnen, wobei diese Anschläge durch Zug-Druckanschläge gebildet sein können. Als solche Anschläge können bei­ spielsweise im Wellrohrkörper liegende Stützstäbe dienen. Es ist im Rahmen der Erfindung aber auch möglich, dem Wellrohrkörper außenliegende Ankerstäbe als Stützstäbe oder fangkorbartige Absicherungen zuzuordnen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungs­ beispielen näher erläutert. Es zeigen, jeweils in schema­ tischer Darstellung und im Querschnitt,

Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Hochdruckspeicher mit einem durch einen Wellrohrkörper gebildeten Arbeitsraum, dem ein innenliegender Anschlag einerseits und ein äuße­ rer Fangkorb andererseits zugeordnet sind,

Fig. 2 eine der Fig. 1 entsprechende Darstellung mit äußeren Stützstäben als Zuganker, und

Fig. 3 eine wiederum der Fig. 1 entsprechende Darstel­ lung mit innenliegendem Zug-Druckanschlag.

Der in den Figuren insgesamt mit 1 bezeichnete Hochdruck­ speicher umfaßt in den Schemadarstellungen einen Auf­ nahmebehälter 2 für das hydraulische Medium, der über eine Leitung 3 an ein hier nicht weiter dargestelltes Hydrauliksystem angeschlossen ist. In der Leitung 3 liegt ausgehend vom Aufnahmebehälter 2 ein Druckhalteventil 4, über das sichergestellt ist, daß der Druck im Aufnahme­ behälter 2, einwandfreie Funktion ansonsten unterstellt, unter einem vorgegebenen Grenzwert nicht absinkt. Das Druckhalteventil 4 in der Leitung 3 ist über einen Bei­ paß 5 überbrückbar, in dem ein in Richtung auf den Auf­ nahmebehälter 2 öffnendes Rückschlagventil 6 angeordnet ist.

Innerhalb des Aufnahmebehälters 2 ist ein pneumatischer Arbeitsraum vorgesehen, der die Funktion eines Druck­ polsters hat und der durch einen Hohlkörper 7 gebildet ist. Der Hohlkörper 7 ist im Ausführungsbeispiel durch ein stirnseitig geschlossenes Wellrohr 8 gebildet, dessen Boden mit 9 und dessen Deckel mit 10 bezeichnet sind.

Im Boden 9 des Wellrohres ist ein Füllanschluß 11 vorge­ sehen, der nach Aufbringen des Fülldruckes von gegebenen­ falls mehreren 100 Bar bleibend verschlossen wird oder dem auch, wie hier angedeutet, ein zusätzliches Füllven­ til 12 zugeordnet sein kann.

Im Boden oder Deckel kann ferner, wie in Fig. 3 bei 13 angedeutet, eine Schmelzsicherung vorgesehen sein, durch die sichergestellt ist, daß der mit Innendruck beauf­ schlagte Hohlkörper 7 z.B. im Brandfalle nicht explodiert, sondern nach Erreichen einer gewissen Grenztemperatur durch Schmelzen dieser Sicherung abbläst. Im Rahmen der Erfindung kann eine solche Schmelzsicherung auch zum Ver­ schluß des Füllanschlusses 11 Verwendung finden.

Der durch das Wellrohr 8 gebildete Hohlkörper 7 ist, wie ersichtlich, innerhalb des Aufnahmebehälters 2 angeordnet und liegt damit im hydraulischen Arbeitsraum. Es ist dem­ entsprechend das Wellrohr 8 über seinen Umfang sowie auch deckelseitig mit dem Druck beaufschlagt, der zumin­ dest dem über das Druckhalteventil 4 vorgegebenen unteren Grenzdruck, und damit auch dem minimalen Arbeitsdruck des Hydrauliksystems, entspricht. Ordnungsgemäße Funktion des Hochdruckspeichers 1 unterstellt, ist das Wellrohr also innerhalb des Aufnahmebehälters 2 von einem Druck beauf­ schlagt, der in der Größenordnung des Fülldruckes des pneumatischen Arbeitsraumes liegt, so daß das Wellrohr im Regelfall keinen größeren Belastungen ausgesetzt ist. Selbst bei größeren Druckunterschieden und vergleichswei­ ser dünner Wandung ist das Wellrohr infolge seiner Struk­ tur radial aber ohnehin vergleichsweise steif.

In axialer Richtung erweist es sich als zweckmäßig, dem Wellrohr Anschläge zuzuordnen, um bei größeren Druckunter­ schieden übermäßige Verformungen des Wellrohres 8 auszu­ schließen.

Der Ausgestaltung gemäß Fig. 1 ist hierzu innerhalb des Wellrohres 8 als Druckanschlag eine Stützstrebe 14 vorge­ sehen, die sich vom Boden 9 des Wellrohres gegen dessen Deckelbereich 10 erstreckt und die axiale Kompression des Wellrohres 8 auf ein Maß beschränkt, bei dem zu Schädi­ gungen führende bleibende Verformungen ausgeschlossen sind. Bevorzugt ist die Stützstrebe 14 als Hohlkörper, beispielsweise also, wie dargestellt, als Rohr ausgebil­ det und mit ihrem Innenraum über Bohrungen 15 oder der­ gleichen gegen den sonstigen Innenraum des Wellrohres 8 offen, um das Vorratsvolumen des durch das Wellrohr 8 gebildeten Hohlkörpers 7 möglichst wenig zu beeinflussen und damit die kleinstmögliche Bauweise des Hochdruck­ speichers zu ermöglichen.

Dem durch die Stützstrebe 14 gebildeten Druckanschlag entspricht ein Zuganschlag, der durch einen Käfig 16 gebildet ist, der ausgehend von der bodenseitigen Ab­ schlußplatte 17 des Aufnahmebehälters 2 das Wellrohr 8 übergreift und mit seiner stirnseitigen Begrenzung 18 einen Anschlag für den Deckel 10 des Wellrohres bildet. Der Käfig 16 kann dabei insbesondere in seinem Mantel­ bereich mit Bohrungen 19 oder dergleichen versehen sein, die einen freien Durchtritt des im Aufnahmebehälters befindlichen Hydraulikmediums zulassen.

In Abwandlung der gezeigten Ausgestaltung ist es selbst­ verständlich auch möglich, die Wandung des Aufnahmebe­ hälters 2, die insgesamt mit 20 bezeichnet ist, derart auszubilden, daß sie im Bereich der Stirnseite 21 einen Anschlag für den Deckel 10 des Wellrohres bilden kann, wobei der Stirnseite 21 entsprechende, gegen das Wellrohr ragende Anschlagpuffer zugeordnet sein können.

In der Ausgestaltung gemäß Fig. 2 findet der gleiche Grundaufbau Verwendung, und es finden deshalb, soweit Übereinstimmung besteht, auch übereinstimmende Bezugs­ zeichen Anwendung.

Abweichend von der Ausgestaltung gemäß Fig. 1 wird der Zuganschlag hier durch Stützstäbe 26 gebildet, die von der bodenseitigen Abschlußplatte 17 ausgehen und die den verbreiterten Deckel 27 im Bereich des radialen Über­ standes über das Wellrohr 8 durchsetzen. An den Stützen 26 sind Anschlagflächen 28 vorgesehen, die im Zusammenwir­ ken mit dem Deckel 27 ein übermäßiges Ausdehnen des Well­ rohres 8 ausschließen.

Der Druckanschlag ist, wie schon im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1, durch eine innerhalb des Wellrohres 8 lie­ gende Stützstrebe 14 gebildet. Abweichend von dieser Aus­ gestaltung ist es aber auch möglich, den Stützstreben 26 unterhalb des Deckels 27 hier nicht dargestellte Anschlag­ bunde zuzuordnen, die ein übermäßiges axiales Zusammen­ drücken des Wellrohres ausschließen und die deshalb etwa auf Höhe des Abschlusses der Stützstrebe 14 an den Stütz­ streben 26 anzuordnen wären.

Eine weitere Ausgestaltung zeigt Fig. 3, wobei auch hier für gleiche Teile wiederum die gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 1 und 2 Verwendung finden. Abweichend von den dortigen Darstellungen findet hier eine zentrale Zug­ druckstrebe 30 Verwendung, die innerhalb des Wellrohres 8 angeordnet ist und die an zumindest einem Ende mit ihrem Kopfteil 31 in eine Aufnahme 32 eingreift, in der das Kopfteil axial verschieblich zwischen zwei im Abstand zueinander liegenden Anschlägen angeordnet ist. Der Druck­ anschlag ist dabei durch den Deckel 10 des Wellrohres ge­ bildet, an dem die Aufnahme angeordnet ist. Der Zugan­ schlag ist durch einen Bund 33 der Aufnahme gebildet, der das Kopfteil 31 in seinem dem Schaft 34 der Zugstrebe 30 zugewandten Bereich übergreift.

Bevorzugt ist das Kopfteil in seinem mit dem Bund 33 zu­ sammenwirkenden Bereich kugel- oder kalottenförmig gestal­ tet, um etwaige Fluchtungsfehler ausgleichen zu können.

Entsprechend der Höhe der Aufnahme 32 lassen sich unter­ schiedliche Abstände zwischen Zug- und Druckanschlag einstellen.

In Ausgestaltung der Erfindung kann es zweckmäßig sein, eine entsprechende Anbindung der Zug-Druckstrebe auch an der gegenüberliegenden Seite, also am Boden 9 des Wellrohres, vorzusehen. Dies ist in Fig. 3 gezeigt.

Auch bei einer solchen kann es zweckmäßig sein, die Zug- Druckstrebe weitgehend hohl auszubilden und mit ihrem Hohlraum gegen den Innenraum des Wellrohres 8 zu öffnen, um Volumenverluste zu vermeiden.

Claims (15)

1. Hochdruckspeicher für hydraulische Systeme, insbesondere Bremsanlagen mit fahrerunabhängig arbeitenden Bremsbetäti­ gungen (Antiblockier-System, Vortriebsregelung), mit Unter­ teilung in einen hydraulischen und einen als Druckpolster dienenden pneumatischen Arbeitsraum über ein druckabhängig bewegliches Trennglied sowie Anschluß des Hydraulikraumes an das hydraulische System, dadurch gekennzeichnet, daß einer der Arbeitsräume durch einen endseitig geschlos­ senen, in sich volumenveränderlichen, durch ein Wellrohr (8) gebildeten Hohlkörper (7) gebildet ist.

2. Hochdruckspeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der pneumatische Arbeitsraum durch den als Wellrohr (8) ausgebildeten Hohlkörper (7) gebildet ist.

3. Hochdruckspeicher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Wellrohr (8) innerhalb eines Aufnahmebehälters (2) angeordnet ist, der den anderen Arbeitsraum umschließt.

4. Hochdruckspeicher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Längenveränderlichkeit des Wellrohres (8) durch Anschläge begrenzt ist.

5. Hochdruckspeicher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschläge als Zuganschläge ausgebildet sind.

6. Hochdruckspeicher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschläge als Druckanschläge ausgebildet sind.

7. Hochdruckspeicher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschläge als Zug-Druckanschläge ausgebildet sind.

8. Hochdruckspeicher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Zug- und/oder Druckanschlag jeweils einer Stütze (14, 26, 30) zugeordnet ist.

9. Hochdruckspeicher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Stütze (14, 30) innerhalb des Wellrohres ange­ ordnet ist.

10. Hochdruckspeicher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Stütze (26) außerhalb des Wellrohres (8) ange­ ordnet ist.

11. Hochdruckspeicher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Stütze zug- und druckseitige Anschläge zugeord­ net sind.

12. Hochdruckspeicher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Wellrohr (8) mit einem starren Boden (9) und/ oder Deckel (10) versehen ist.

13. Hochdruckspeicher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dem Boden (9) und/oder dem Deckel (10) des Wellroh­ res (8) Zug- und/oder Druckanschläge zugeordnet sind.

14. Hochdruckspeicher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dem pneumatischen Arbeitsraum eine Schmelzsicherung (13) zugeordnet ist.

15. Hochdruckspeicher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der hydraulische Arbeitsraum im Anschluß an das Hydrauliksystem ein Druckhalteventil (4) aufweist.