DE4018318A1 - Hydropneumatischer druckspeicher - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung bezieht sich auf einen hydropneumatischen Druckspei­ cher nach der Gattung des Hauptanspruchs. Ein derartiger Druckspei­ cher ist bekannt (DE-OS 32 07 754).

Derartige Druckspeicher werden gewöhnlich in hydraulischen Systemen verwendet, bei denen sich die Drücke in gewissen Grenzen bewegen (p₁ : p₂=1 : 4).

Werden solche Druckspeicher aber für hydropneumatische Federungs­ systeme von Fahrzeugen verwendet, können Probleme entstehen. Bei konventioneller Niveauregelung, die nur wechselnde statische und quasistatische Lasten ausregelt, genügt zwar meistens die herkömm­ liche Speichertechnik.

Wird jedoch, wie bei einer sogenannten "schnellen Niveauregelung", die Ausregelung dynamischer Laständerungen aus Fahrmanövern ver­ langt, müssen wesentlich größere Druckausschläge und Druckänderungs­ geschwindigkeiten ertragen werden, denen herkömmliche Speicher nicht gewachsen sind. Die Membranen der Speicher brechen in diesem Fall infolge örtlicher Überbeanspruchung durch unkontrollierte Faltung.

Je nach Auslegung der Membran können entweder sehr niedrige oder sehr hohe Drücke für sie schädlich sein. Dabei sind weniger die Ab­ solutdrücke als das Verhältnis zwischen Maximal- und Minimaldruck und die Druckänderungs-Geschwindigkeit Kriterien für die Membran-Be­ anspruchung und Lebensdauer.

Vorteile der Erfindung

Der eingangs genannte hydropneumatische Druckspeicher mit den kenn­ zeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vor­ teil, daß die Membran wesentlich höhere Druckausschläge und Druckän­ derungsgeschwindigkeiten aushält. Damit werden Lebensdauer und Zu­ verlässigkeit erhöht, und es ist ein höheres Betriebsdruckverhältnis ermöglicht. Auch ist es von Vorteil, daß dickere Membranen verwendet werden können, mit denen durch Permeation entstehende Gasverluste verringerbar sind.

Zeichnung

Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Patentzeich­ nung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläu­ tert. Es zeigen: Fig. 1 eine erste Ausführung eines Druckspeichers mit zweigeteilter Membran, Fig. 2 eine Abwandlung der Bauart nach der Fig. 1 in umgekehrter Festspannung, Fig. 3 eine erste Ausbil­ dung einer Membran mit einer die Membranform stabilisierenden Ring­ versteifung, Fig. 4 eine zweite Membranausbildung mit gleicher Wir­ kung und Fig. 5 eine dritte Membranausbildung mit mehreren Knick­ stellen, die eine Prinzipumkehr darstellt, da vergleichsweise steife Membransegmente durch vergleichsweise flexible, umlaufende Einker­ bungen verbunden sind.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Ein hydropneumatischer Druckspeicher 1 hat ein Gehäuse 2, das in Oberteil 3 und Unterteil 4 zweigeteilt ist und dessen Unterteil 4 einen mit einem Gewinde versehenen Hydraulik-Anschluß 5 aufweist.

Innerhalb des Gehäuses 2 ist innen im Unterteil 4 ein äußerer Ring­ rand 6 einer Membran 7 mit Hilfe eines vorzugsweise aus Metall be­ stehenden Spannringes 8 festgespannt. Die Membran 7 dient als Trenn­ wand zwischen einem federnd nachgiebigen Gasteil 9 und einem Hydrau­ likteil 10 des Druckspeichers 1.

Die Membran 7 hat zwei Ringbereiche 11 und 12, die konzentrisch in­ einanderliegen. Die beiden Ringbereiche 11 und 12 sind nach unten gewölbt und ihre einander zugekehrten Ränder sind in axialer Rich­ tung hochgezogen. Sie berühren sich an einer kreisringförmigen Ver­ bindungsstelle 13, an der sie miteinander verbunden sind. Diese Verbindungsstelle 13 wird ergänzt durch ein Spannelement 14/15/16 mit einem inneren und einem äußeren Spannring 14 und 15 sowie mit einer Hülse 16, die zwischen die hochgezogenene Ränder 17 und 18 der beiden Membran-Ringbereiche 11 und 12 eingelegt ist und deren axiale Ausdehnung etwa der Höhe der Ränder 17 und 18 entspricht.

Beim Betrieb eines solchen Druckspeichers 1 wird die gasdruckhinter­ legte Membran durch den hydraulischen Druck mehr oder weniger in Richtung Gasseite durchgebogen. Beim Erfindungsgegenstand wird nun vermieden, daß sich die Membran 7 unkontrolliert faltet, durch die konzentrische Unterteilung der Membran 7 ist ihre Faltung bei allen Betriebsbedingungen geordnet. Damit können von der Membran 7 größere Bewegungen, wie sie größere Betreibsdruckverhältnisse erfordern, ohne Einbuße an Lebensdauer ertragen werden.

Bei der Ausführungsform nach der Fig. 2 ist eine als Trennwand die­ nende Membran 21 ebenfalls zweigeteilt. Ihr äußerer Ringrand 22 ist bei diesem Ausführungsbeispiel - lediglich zur Demonstration von Einbau-Variationsmöglichkeiten - nach unten gezogen und mit Hilfe eines Spannringes 23 festgespannt. Diese Membran 21 hat ebenfalls einen äußeren Ringbereich 24 und einen inneren Ringbereich 25, die konzentrisch ineinander liegen. Ein innerer Membran-Ringrand 26 des äußeren Ringbereichs 24 und ein äußerer Membran-Ringrand 27 des in­ neren Ringbereichs 25 sind verdickt. Diese Ringrand-Verdickungen werden von einem vorzugsweise aus Metall bestehenden Spannelement 28 übergriffen, um auf diese Weise dort eine Verbindungsstelle 29 zu bilden.

Auch diese Verbindungsstelle 29 dient dazu, daß sich die Membran 21 bei ihrer Bewegung kontrolliert faltet.

Während die Fig. 1 und 2 sich auf zweigeteilte Membranen 7 und 21 beziehen, zeigen die Fig. 3 und 4 Membran-Ausführungen, bei denen eine Membran 31 bzw. 32 jeweils einstückig ist. Hier sind Verbin­ dungsstellen 33 und 34 vorgesehen, die lediglich durch eine vorge­ formte Knickstelle 35 und 36 gebildet sind, die mit vorzugsweise me­ tallischen Klemmringen 35′ und 36′ mit Gegen-Einlagen 37 und 38 ar­ miert sind.

Während die Klemmringe 35′ und 36′ mit Halteflanken 39, 39′ und 40, 40′ versehen sind, haben die Gegen-Einlagen 37 und 38 entweder Kreisquerschnitt (Fig. 4) oder einen Kreisquerschnitt mit Hülsenan­ satz 41 (Fig. 3).

Es ist zu erkennen, daß die Verbindungsstellen 33 und 34 durch die vorgeformten Knickenstellen 35 und 36 eine kontrollierte Faltenbil­ dung der Membranen 35 und 36 gewährleisten.

Die Fig. 5 zeigt schließlich eine Membran 42, die aus verhältnis­ mäßig dickem und stabilem Material besteht. An Stellen, an denen bei der Arbeit der Membran 42 eine kontrollierte Faltenbildung entstehen soll, sind Verbindungsstellen 43, 44, 45, 46 geschaffen, die durch jeweils eine querschnittsverminderte Schwachstelle gebildet ist. Diese Schwachstellen arbeiten wie eine Art Filmgelenk und geben der Membran 42 auch bei hohen Druckverhältnissen eine lange Lebensdauer.

Claims (6)

1. Hydropneumatischer Druckspeicher mit einem Gehäuse und mit einer Membran als Trennwand, die im Gehäuse eine gasgefüllte Kammer von einer Hydraulik-Kammer trennt und deren äußere Membranwand mit Hilfe eines Spannelementes an einer Innenwand des Gehäuses festgespannt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (7, 21, 31, 32, 42) mehrere, konzentrisch zueinander angeordnete Ringbereiche (11, 12, 24, 25) aufweist, die miteinander über kreisringförmige, von der übrigen Membranbeschaffenheit abweichende Verbindungsstellen (13, 29, 33, 34, 43, 44, 45, 46) verbunden sind.

2. Hydropneumatischer Druckspeicher nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Membran (7, 21) mindestens aus einer inneren und einer äußeren Membran besteht.

3. Hydropneumatischer Druckspeicher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsstelle(n) (13, 29) durch ein besonders, vorzugsweise aus Metall bestehendes Spannelement ge­ bildet ist (sind) (Fig. 1 und 2) .

4. Hydropneumatischer Druckspeicher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsstelle(n) (43, 44, 45, 46) durch eine querschnittsverminderte Schwachstelle gebildet ist (sind) (Fig. 5).

5. Hydropneumatischer Druckspeicher nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Verbindungsstelle(n) durch eine vorgeformte ring­ förmige Knickstelle (35, 36) gebildet ist (sind) (Fig. 3 und 4).

6. Hydropneumatischer Druckspeicher nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Knickstelle (35, 36) mit einem vorzugsweise aus Metall bestehenden Klemmring (35′, 36′) armiert ist, dem gegebenen­ falls noch eine weitere Gegen-Einlage (37, 38, 41) beigeordnet ist (Fig. 3 und 4).