DE102019215988A1 - Pulsationsdämpfer - Google Patents

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DE102019215988A1
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Volker Grings
Axel Hinz
Christoph Wagner
Stefan Schmitt
Petra Fischbach-Borazio
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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Pulsationsdämpfer zur Dämpfung von Druckmittelschwingungen in einem hydraulischen System, wozu der Pulsationsdämpfer innerhalb einer Bohrung (13) eines Gehäuses (15) eine Membrane (1) aufweist, welche auf ihrer einen Seite dem Druckmittel ausgesetzt ist und die mit ihrer anderen Seite einem mit einem Gas gefüllten Hohlraum (12) innerhalb des Gehäuses (15) zugewandt ist, dessen Bohrung (13) mittels eines Stopfens (2) verschlossen.Die Membrane (1) bildet in Verbindung mit dem Stopfen (2) und einem hohlzylindrischen Stützkörper (3) eine eigenständig handhabbare, funktionsfähig vorprüfbare Baugruppe, wozu die Membrane (1) im Wesentlichen topfförmig gestaltet ist, in die sich der Stützkörper (3) erstreckt

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Pulsationsdämpfer zur Dämpfung von Druckmittelschwingungen in einem hydraulischen System, insbesondere in einem schlupfgeregelten Kraftfahrzeugbremssystem, nach dem Oberbegriff des Anspruch 1.
  • Aus EP0907533B1 ist bereits ein Pulsationsdämpfer zur Dämpfung von Druckmittelschwingungen in einem hydraulischen Bremssystem bekannt, wozu der Pulsationsdämpfer innerhalb einer Bohrung eines Gehäuses eine Membrane aufweist, welche auf ihrer einen Seite dem Druckmittel ausgesetzt ist, während die andere Membranseite einem mit einem Gas gefüllten Hohlraum innerhalb des Gehäuses zugewandt ist, dessen Bohrung mittels eines Stopfens verschlossen ist.
  • Der Pulsationsdämpfer hat jedoch den Nachteil, dass die Membrane zunächst zwischen dem Stopfen und der Bohrung im Gehäuse fixiert werden muss, sodass hinsichtlich der Funktionsfähigkeit keine Vorprüfung des Pulsationsdämpfers erfolgen kann. Ein weiterer Nachteil dieser Konstruktion ergibt sich durch die nur eingeschränkt wirksame Dämpfung von Druckschwingungen und Dauerhaltbarkeit der Membrane.
  • Daher ist es die Aufgabe der Erfindung einen Pulsationsdämpfer zu schaffen, der sich hinsichtlich seiner Funktion einfach überprüfen lässt und der sich durch einen kompakten, funktionssicheren Aufbau bei gleichzeitig hohem Dämpfungsgrad auszeichnet.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß für einen Pulsationsdämpfer der eingangs genannten Art durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst, wonach die Membrane in Verbindung mit dem Stopfen und einem hohlzylindrischen Stützkörper eine eigenständig handhabbare, funktionsfähig vorprüfbare Baugruppe bildet, wozu die Membrane im Wesentlichen topfförmig gestaltet ist, in die der Stützkörper eintaucht.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind anhand mehrerer Zeichnungen im Längsschnitt dargestellt und werden im Nachfolgenden näher beschrieben.
  • Es zeigen:
    • 1 eine schematische Schnittdarstellung eines Pulsationsdämpfers, der mit einer Gummimembrane versehen ist, die am Außenumfang mehrere Querrillen aufweist,
    • 2 eine Schnittdarstellung zu einer weiteren Ausgestaltung des Pulsationsdämpfers, dessen Gummimembrane am Außenumfang mit Längsrillen versehen ist,
    • 3 eine Schnittdarstellung zu einer weiteren Ausgestaltung des Pulsationsdämpfers, der eine Metallmembran aufweist,
    • 4 eine Schnittdarstellung eines Pulsationsdämpfers, dessen Membrane an einem Stützkörper fixiert ist, der einteilig mit einem das Gehäuse verschließenden Stopfen verbundenen ist,
    • 5 eine Schnittdarstellung eines Pulsationsdämpfers, dessen Membran den Stopfen im Bereich seines rohrförmigen Abschnitts umschließt.
  • Die 1 bis 5 zeigen zweckmäßige Ausführungsformen diverser Pulsationsdämpfer im Längsschnitt, die zur Dämpfung von Druckmittelschwingungen in einem hydraulischen System, insbesondere in einem schlupfgeregelten Kraftfahrzeugbremssystem zur Anwendung gelangen.
  • Der jeweils innerhalb einer Bohrung 13 eines blockförmigen Gehäuses 15 eingesetzte Pulsationsdämpfer weist eine Membrane 1 auf, welche auf ihrer Innenseite dem in der Regel pulsierend von einem Druckerzeuger geförderten Druckmittel ausgesetzt ist, während der Außenumfang der Membrane 1 abschnittsweise einem mit einem Gas gefüllten Hohlraum 12 ausgesetzt ist.
  • Die zur Aufnahme des Pulsationsdämpfers vorgesehene Bohrung 13 ist in allen Ausführungsformen mittels eines Stopfens 2 verschlossen, wobei erfindungsgemäß die Membrane 1 in Verbindung mit dem Stopfen 2 und einem hohlzylindrischen Stützkörper 3 eine kompakte, eigenständig handhabbare, funktionsfähig vorprüfbare Baugruppe bildet, wozu die Membrane 1 im Wesentlichen topfförmig gestaltet ist, in die sich der Stützkörper 3 erstreckt.
  • Die Membrane 1 ist aus einem dauerelastischen Material, insbesondere Gummi oder Metall hergestellt, während der Stopfen 2 durch Kaltfließpressen oder zerspanende Bearbeitung eines Automatenstahls hergestellt ist. Ferner ist die Membran 1 entlang dem Außenumfang entweder mit mehreren Rillen 18 oder längsverlaufende Rippen 19 versehen.
  • Um eine besonders effektive Schwingungsdämpfung realisieren zu können, ist in den 1 bis 3 jeweils der Stützkörper 3 von einem Kanal 4 durchdrungen, in den ein von einer Druckfeder 5 beaufschlagtes, auslassseitig öffnendes Rückschlagventil 6 eingesetzt ist. Weiterhin geht aus den 1 bis 3 hervor, dass parallel zum Rückschlagventil 6 eine Festblende 7 im Kanal 4 angeordnet ist, die bevorzugt als Kerbe im Bereich eines für das Rückschlagventil 6 im Kanal 4 vorgesehenen Ventilsitzes 8 ausgebildet ist.
  • In den Ausführungsformen nach 1 bis 3 weist der Kanal 4 einen radialen Eintrittsbereich 9 und einen axialen Austrittsbereich 10 im Stützkörper 3 auf, wobei die Festblende 7 und das in Richtung des Austrittsbereichs 10 öffnende Rückschlagventil 6 zur effektiven Schwingungsdämpfung im Austrittsbereich 10 des Kanals 4 angeordnet sind.
  • Gemäß den 1 bis 3 weist der Stopfen 2 einen hülsenförmigen Abschnitt 11 auf, in dem die topfförmige Membrane 1 vollständig aufgenommen ist, sodass der gasgefüllte Hohlraum 12 auf einfache Weise zwischen dem Außenmantel der Membrane 1 und der Innenfläche des hülsenförmigen Stopfens 2 ausgebildet ist. Da die Membrane 1 an ihrem vom Stopfen 2 abgewandten Ende am hülsenförmigen Abschnitt 11 mit Hilfe des Stützkörpers 3 sicher fixiert ist, erfolgt eine hermetische Trennung des gasgefüllten Hohlraums 12 vom Druckmittel innerhalb der Bohrung 13.
  • In allen Abbildungen weist der Stützkörper 3 einen Kragen 14 auf, der zur sicheren Fixierung und Abdichtung des gasgefüllten Hohlraums 12 kraftschlüssig mit dem hülsenförmigen Abschnitt 11 verbunden ist.
  • Abweichend von den Ausführungsformen nach 1 bis 3 ist in 4 das Rückschlagventil 6 in Verbindung mit der Festblende 7 nicht im Stützkörper 3 integriert, da der Stützkörper 3 einteilig unmittelbar am Stopfen 2 ausgebildet ist, sodass infolge der kompakten Bauweise die Membrane 1 unmittelbar am Kragen 14 des Stützkörpers 3 fixiert ist und somit als Vormontagebauteil mit dem Stopfen 2 unmittelbar in die Bohrung 13 des blockförmigen Gehäuses 15 eingefügt ist.
  • Das volumenaufnehmende und damit das die Pulsationen dämpfende Element wird somit durch eine elastische Membrane 1 gebildet, die eine Gasfüllung im Hohlraum 12 vom Betriebsmedium (beispielsweise Bremsflüssigkeit) innerhalb der Bohrung 13 trennt.
  • Gemäß den 1 bis 3 taucht die Membrane 1 vollständig in den hülsenförmigen Abschnitt 11 des Stopfens 2 ein, der im blockförmigen Gehäuse 15 vorzugsweise mittels einer sog. Clinchverbindung fixiert ist. Optional kann gemäß der 4 anstatt mit Hilfe des hülsenförmigen Abschnitts 11 die gewünschte Kontur zur Aufnahme der Membrane 1 auch direkt in die Bohrung 13 des Gehäuses 15 eingebracht werden. Dadurch entsteht eine Dämpfungskammer. Grundsätzlich lässt sich die Volumen-/Druck-Kennlinie des Pulsationsdämpfers zur Minderung der Druckpulsationen durch die Kontur der Dämpfungskammer, des hülsenförmigen Abschnitts 11, des Gehäuses 15 und/oder der Membrane 1 beeinflussen.
  • In allen Ausführungsbeispielen nach 1 bis 4 erstreckt sich der Stützkörper 3 in die Membrane 1, wobei der Stützkörper 3 gemäß den 1 bis 3 den radialen Dichtungsdruck der Membrane 1 gegen die Innenwand des hülsenförmigen Abschnitt 11 erbringt, während hiervon abweichend gemäß der 4 die Membrane 1 unmittelbar durch den Stützkörper 3 gegen die Wand der Bohrung 13 angepresst wird.
  • In dem Stützkörper 3 integriert ist das federbelastete Rückschlagventil 6, das ab einem definierten Druck des zu dämpfenden Druckmittels einen großen Querschnitt zum Abströmen freigibt. Bis zum Erreichen des definierten Drucks fließt das Druckmittel durch die im Ventilsitz 8 des Stützkörpers 3 (oder im stößelförmigen Rückschlagventil 6) baulich eingeformte Festblende 7 am geschlossenen Rückschlagventil 6 vorbei. Druckimpulse, die nicht ausreichend hoch sind, um das Rückschlageventil 6 zu öffnen werden durch die Elastizität der Membrane 1 aufgefangen und bei Absinken des Druckes wieder freigesetzt. Die durch den Druckerzeuger/Pumpe verursachten Druckstöße werden dadurch geteilt und teilweise in die Dämpfungskammer abgeleitet. Der Volumenstrom zum Verbraucher wird gleichmäßiger und die Bauteile werden weniger zu Schwingungen angeregt. In Verbindung mit dem Kanal 4 lenkt und teilt der Stützkörper 3 hierbei den Volumenstrom derart, dass ein Abströmen ohne Passieren der Festblende 7 nicht möglich ist.
  • Die Abdichtung der Membrane 1 gegenüber der Bohrung 13 und zum Stützkörper 3 erfolgt in radialer Richtung. Der Stützkörper 3 ist bei Wunsch oder Bedarf mit einem besonders tiefgezogenen Kragen 14 versehen (siehe 2) und dichtet den hülsenförmigen Abschnitt 11 am Außenumfang gegen das Druckmittel (Betriebsmedium) ab, sodass das Druckmittel nicht in Kontakt mit dem Hülsenmaterial kommt und damit eine mögliche chemische Reaktion des Druckmittels (z.B. Bremsflüssigkeit) bei Kontakt mit zinkhaltigen Oberflächen vermieden wird.
  • Die Integration der Festblende 7 und des Rückschlagventils 6 in den Stützkörper 3 reduziert den Aufwand für die Anordnung der Kanalbohrung im Gehäuse 15 und die dafür erforderlichen Verschlussdeckel oder Kugeln.
  • Die zapfenförmige Ausbildung des Stützkörpers 3 ermöglicht eine optimale Anströmung der Membrane 1 sowie eine Strömungsumlenkung sowie ein optimales Abströmen für das Druckmittel. Der Stützkörper 3 gewährleistet die sichere Abdichtung des Gasvolumens gegen das Betriebsmedium sowie eine sichere Montage der Membrane 1 und verhindert ein Stülpen der Membrane 1 bei Vakuumbefüllung des Systems.
  • Da alle relevanten Funktionsflächen innerhalb des hülsenförmigen Abschnitts 11 bzw. innerhalb des Gehäuses 15 liegen, sind Beschädigungen dieser Flächen weitgehend ausgeschlossen. Das hat eine Qualitätssteigerung der Oberfläche (Schüttgut) bei Produktion, Oberflächenbehandlung und Montage zur Folge, weil die Innenflächen nicht beschädigt werden können. Der Stützkörper 3 schafft die Möglichkeit, die Festblende 7 und das Rückschlagventil 6 einfach zu integrieren und die vormontierte Baugruppe außerhalb des Gehäuses 15 auf einwandfreie Funktion zu prüfen.
  • Schließlich geht aus der 5 eine weitere zweckmäßige Ausführungsform eines Pulsationsdämpfers hervor, dessen Membran 1 einen hülsenförmigen Fortsatz 20 aufweist, der einen rohrförmigen Abschnitt 11 des Stopfens 2 entlang seinem Außenumfang vollständig umschließt, wobei vorteilhaft das Ende des Fortsatzes 20 zwischen dem Abschnitt 11 und dem Gehäuse 15 unter radialer Vorspannung fixiert ist. Hierdurch erfolgt innerhalb der Bohrung 13 eine vollständige Abdeckung des Stopfens 2 durch die Membran 1, sodass chemische Reaktionen des Stopfenmaterials, infolge der Abtrennung von der Bremsflüssigkeit, unterbleiben. Weiterhin sind zwischen dem Abschnitt 11 und dem topfförmigen Bereich der Membran 1 mehrere Rippen 19 am Umfang der Membran 1 vorgesehen, die in Längsrichtung verlaufen, sodass über deren Design die Steifigkeit der Membran 1 eingestellt werden kann.
  • Die übrigen in 5 abgebildeten Einzelheiten zum Rückschlagventil 6 entsprechen im Wesentlichen den beschriebenen 1 bis 3, jedoch mit der Besonderheit, dass der Stützkörper 3 mit dem Rückschlagventil 6 separat im Gehäuse 15 angeordnet ist.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Membrane
    2
    Stopfen
    3
    Stützkörper
    4
    Kanal
    5
    Druckfeder
    6
    Rückschlagventil
    7
    Festblende
    8
    Ventilsitz
    9
    Eintrittsbereich
    10
    Austrittsbereich
    11
    Abschnitt
    12
    Hohlraum
    13
    Bohrung
    14
    Kragen
    15
    Gehäuse
    16
    Federtopf
    17
    Dichtung
    18
    Rillen
    19
    Rippen
    20
    Fortsatz
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • EP 0907533 B1 [0002]

Claims (12)

  1. Pulsationsdämpfer zur Dämpfung von Druckmittelschwingungen in einem hydraulischen System, insbesondere in einem schlupfgeregelten Kraftfahrzeugbremssystem, wozu der Pulsationsdämpfer innerhalb einer Bohrung eines Gehäuses eine Membrane aufweist, welche auf ihrer einen Seite dem Druckmittel ausgesetzt ist und die mit ihrer anderen Seite einem mit einem Gas gefüllten Hohlraum innerhalb des Gehäuses zugewandt ist, dessen Bohrung mittels eines Stopfens verschlossen, dadurch gekennzeichnet, dass die Membrane (1) in Verbindung mit dem Stopfen (2) eine eigenständig handhabbare, funktionsfähig vorprüfbare Baugruppe bildet, und dass die Membrane (1) im Wesentlichen topfförmig gestaltet ist und am Umfang mit Rillen und/oder Rippen (18, 19) versehen ist.
  2. Pulsationsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein hohlzylindrischer Stützkörper (3) vorgesehen ist, der von einem Kanal (4) durchdrungen ist, in den ein von einer Druckfeder (5) beaufschlagtes, auslassseitig öffnendes Rückschlagventil (6) eingesetzt ist.
  3. Pulsationsdämpfer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass parallel zum Rückschlagventil (6) eine Festblende (7) im Kanal (4) angeordnet ist.
  4. Pulsationsdämpfer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Festblende (7) vorzugsweise als Kerbe im Bereich eines für das Rückschlagventil (6) im Kanal (4) vorgesehenen Ventilsitzes (8) ausgebildet ist.
  5. Pulsationsdämpfer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Kanal (4) einen radialen Eintrittsbereich (9) und einen axialen Austrittsbereich (10) im Stützkörper (3) aufweist, wobei die Festblende (7) und das in Richtung des Austrittsbereichs (10) öffnende Rückschlagventil (6) im Austrittsbereich (10) des Kanals (4) angeordnet sind.
  6. Pulsationsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Stopfen (2) einen hülsenförmigen Abschnitt (11) aufweist, in dem die Membrane (1) eingesetzt ist.
  7. Pulsationsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Membran (1) und dem Stopfen (2) der gasgefüllte Hohlraum (12) ausgebildet ist, welcher durch den Stützkörper (3) von der das Druckmittel führenden Bohrung (13) getrennt ist.
  8. Pulsationsdämpfer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Stützkörper (3) einen Kragen (14) aufweist, der zur Abdichtung des gasgefüllten Hohlraums (12) kraftschlüssig mit dem hülsenförmigen Abschnitt (11) verbunden ist.
  9. Pulsationsdämpfer nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Membrane (1) aus einem dauerelastischen Material, insbesondere Gummi oder Metall hergestellt ist.
  10. Pulsationsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Stopfen (2) durch Kaltfließpressen oder zerspanende Bearbeitung eines Automatenstahls hergestellt ist.
  11. Pulsationsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (1) einen hülsenförmigen Fortsatz (20) aufweist, der einen rohrförmigen Abschnitt (11) des Stopfens (2) entlang seinem Außenumfang vollständig umschließt, und dass das Ende des Fortsatzes (20) zwischen dem Abschnitt (11) und dem Gehäuse (15) unter radialer Vorspannung fixiert ist.
  12. Pulsationsdämpfer nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Abschnitt (11) und dem topfförmigen Bereich der Membran (1) mehrere Rippen (19) am Umfang der Membran (1) vorgesehen sind, die in Längsrichtung verlaufen.
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