DE19538615B4

DE19538615B4 - Hydraulische Bremsanlage mit Pulsationsdämpfer

Info

Publication number: DE19538615B4
Application number: DE1995138615
Authority: DE
Inventors: Günther VOGEL
Original assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Current assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Priority date: 1995-10-17
Filing date: 1995-10-17
Publication date: 2007-11-15
Anticipated expiration: 2015-10-18
Also published as: DE19538615A1; WO1997014591A1

Abstract

Hydraulische Bremsanlage mit einer Einrichtung zur Aktivbremsung, mit einem pedalbetätigten Hauptzylinder, der an einen Vorratsbehälter angeschlossen ist, mit mindestens einer Bremsleitung vom Hauptzylinder zu mindestens einer Radbremse, mit einem Trennventil in der Bremsleitung, mit einer Pumpenanordnung, die mit ihrer Saugseite über eine erste Saugleitung an die Bremsleitung zwischen Hauptzylinder und Trennventil und über eine Druckleitung an die Bremsleitung zwischen Trennventil und Radbremse angeschlossen ist, wobei zwischen Hauptzylinder und Saugseite der Pumpenanordnung mindestens ein Pulsationsdämpfer angeordnet ist, welcher eine verformbare Membran aufweist, die einen druckmittelgefüllten Bereich von einer gasgefüllten Kammer trennt, dadurch gekennzeichnet, dass die gasgefüllte Kammer (5, 105, 205, 305, 405) zwei Abschnitte (7, 107, 207, 307, 407; 8, 108, 208, 308, 408) aufweist, deren zweiter Abschnitt (8, 108, 208, 308, 408) von Wänden begrenzt ist, und für die Membran (1, 401) nicht zugänglich ist, wobei ein Gasaustausch zwischen den beiden Abschnitten (7, 107, 207, 307, 407; 8, 108,...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine hydraulische Bremsanlage gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Eine derartige Bremsanlage ist beispielsweise in der WO 95/11824 A1 beschrieben. Es handelt sich dabei um eine Bremsanlage, die zur Bremsschlupf- und Antriebsschlupfregelung geeignet ist. Bei einer Bremsschlupfregelung arbeitet sie nach dem Rückförderprinzip und ist zur Antriebsschlupfregelung mit einer selbstansaugenden Rückförderpumpe ausgestattet, welche mit ihrer Saugseite an die Bremsleitung zwischen Hauptzylinder und Trennventil anschließt. Während der Antriebsschlupfregelung ist das Trennventil in der Bremsleitung für gewöhnlich geschlossen. Wenn jedoch der Fahrer bei laufender Antriebsschlupfregelung das Bremspedal betätigt, so wird das elektromagnetisch betätigte Trennventil geöffnet. Die Druckspitzen des von der selbstansaugenden Rückförderpumpe geförderten Druckmittels können sich dann bis zum Hauptzylinder, aber auch in die zur Bremsleitung gelegte Saugleitung der Pumpe fortpflanzen. Um diese Druckspitzen abzudämpfen, weist die Bremsanlage in der Bremsleitung zwischen Hauptzylinder und Anschluß der Saugleitung sowie in der Saugleitung selbst jeweils einen Pulsationsdämpfer auf, welcher mit einer eingespannten, verformbaren Membran versehen ist, die eine druckmittelgefüllte, an die jeweilige Leitung angeschlossene Kammer von einer luftgefüllten Kammer trennt. Die luftgefüllte Kammer wird von einem Stützkörper begrenzt, an welchen sich die Membran anlegt, wenn in der druckmittelgefüllten Kammer ein Druck aufgebaut wird. Der Stützkörper begrenzt die luftgefüllte Kammer zur Atmosphäre hin und ist wahlweise luftdicht oder luftdurchlässig gestaltet, so daß ein Luftaustausch mit der Atmosphäre unmöglich oder möglich ist. Wenn der Stützkörper luftdicht ist, dient die luftgefüllte Kammer als Luftfeder zur Rückstellung der Membran und zur Dämpfung von Druckspitzen. Auf Dauer kommt es jedoch zur Permeation der Luft durch die Membran hindurch in die druckmittelgefüllte Kammer, so daß der Luftfedereffekt nachläßt und sich die Membran dauerhaft an den Stützkörper anlegt. Dann ist eine wirksame Dämpfung von Druckspitzen durch die Membran nicht mehr möglich. Wenn andererseits der Stützkörper luftdurchlässig ist, so besteht zwar nicht die Gefahr, daß sich die Membran dauerhaft an den Stützkörper anlegt – ausgetretene Luft wird durch atmosphärische Luft ersetzt –, jedoch entsteht bei einer Beschädigung der Membran eine Leckage von Druckmittel in die Atmosphäre. Die Wahl einer geschlossenen gasgefüllten Kammer ist daher vorzuziehen, da es zwar möglicherweise später im Laufe der Zeit zu einer höheren Geräuschentwicklung kommt, eine sicherheitskritische Situation aber nicht auftreten kann, da bei Beschädigung der Membran das Druckmittel höchstens die dichte Kammer ausfüllen kann.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Bremsanlage der eingangs genannten Art zu schaffen, bei welcher die genannten Ermüdungserscheinungen durch Permeation nicht auftreten.
Diese Aufgabe wird gelöst in Verbindung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1. Wenn man davon ausgeht, daß bei einer dichten Kammer gemäß dem Stand der Technik in der luftgefüllten Kammer derselbe Druck herrscht wie in der druckmittelgefüllten Kammer, was bei vollem Bremsdruck bis zu 200 bar sein können, so entstehen unter der Annahme, daß kein Wärmeaustausch möglich ist, Gastemperaturen von kurzzeitig über 800 Grad Celsius. Bei derart hohen Temperaturen ist der Volumenverlust in der luftdichten Kammer durch Permeation durch die Membran besonders groß. Das Prinzip der vorliegenden Erfindung besteht also darin, derart hohe Temperaturen dadurch zu vermeiden, daß die luftgefüllte Kammer nicht auf das Volumen 0 zusammengedrückt werden kann. Das jenseits der Membran im zweiten Abschnitt der luftgefüllten Kammer befindliche Volumen kann durch die Membran nicht komprimiert werden. Dadurch ist der Druck in der luftgefüllten Kammer je nach Volumenverhältnis der beiden Abschnitte auf einen bestimmten Wert begrenzt. Entsprechend niedriger sind auch die damit verbundenen Gastemperaturen. Hierdurch wird die Permeation durch die Membran deutlich kleiner. Wenn der zweite Abschnitt beispielsweise ein Viertel des Volumens des ersten Abschnitts aufweist, so wird der Druck in der luftgefüllten Kammer auf ca. 5–7 bar begrenzt. Die zuzuordnende Temperatur liegt dann bei etwa 200 Grad Celsius. Je größer der zweite Abschnitt bemessen ist, desto niedriger ist der entstehende Druck in der luftgefüllten Kammer. Wenn der zweite Abschnitt so groß ist, daß nur noch ein Druckanstieg von wenigen Zehntel bar möglich ist, dann käme das annähernd einem Atmosphärenanschluß mit seinem positiven Einfluß auf die Langzeitwirksamkeit des Pulsationsdämpfers gleich. Da der zweite Abschnitt hierzu jedoch nur ein Volumen von höchstens 1 cm³ benötigt, ist ein Ausfall der Bremsanlage auch bei einer Beschädigung der Membran nicht zu befürchten.
Weitere vorteilhafte Merkmale enthalten die Unteransprüche sowie die nun folgende Beschreibung einiger Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung.
Die 1 bis 5 zeigen jeweils eine Ausführungsform eines Pulsationsdämpfers für eine erfindungsgemäße Bremsanlage.
Allen Figuren ist gemeinsam, daß die Membran jeweils rotationssymmetrisch um die Mittelachse aufgebaut ist und daß sich in den Figuren jeweils unter der Membran Druckmittel und oberhalb der Membran Gas befindet. Im Normalfall wird dieses Gas Luft sein. Die Membranen der 1 bis 4 besitzen annähernd dieselbe Form, wobei auch der Abschnitt der luftgefüllten Kammer, welcher der Membran zugänglich ist, jeweils dieselbe Form besitzt.
Die Membran 1 in 1 hat eine Kreisscheibe als Grundform. An ihrem Umfang besitzt sie einen axialen, nach oben gerichteten Ringwulst 2 und in der Mitte eine Verdickung 3, welche sich in beide Richtungen ausdehnt, jedoch mehr in die Richtung, in welche auch der Ringwulst 2 weist. Auf der Seite des Ringwulstes 2 und der Kuppe 4 der Verdickung 3 ist eine luftgefüllte Kammer 5 angeordnet, welche durch ein Einlegeblech 6, das die Form eines umgedrehten Tellers besitzt, in zwei Abschnitte 7 und 8 unterteilt ist. Der erste Abschnitt 7 bildet den Tellerinnenraum und ist der Membran 1 zugewandt, so daß die Membran 1 sich in diesen ersten Abschnitt 7 hineinbewegen kann, wenn im Bereich 9 unterhalb der Membran ein Druckmitteldruck aufgebaut wird. Der zweite Abschnitt 8 bildet einen Ringraum jenseits des Tellerrandes des Einlegeblechs 6. In diesen Ringraum 8 kann die Membran 1 nicht eindringen. Er besitzt etwa ein Viertel des Volumens des ersten Abschnitts 7. Der erste Abschnitt 7 und der zweite Abschnitt 8 sind durch kleine Bohrungen 10, die den Tellerrand durchlaufen, miteinander verbunden. Die Bohrungen 10 sind deshalb klein zu wählen, damit die Membran auch unter Druck nicht in die Bohrungen eindringen und beschädigt werden kann.
Das den Pulsationsdämpfer umgebende Gehäuse 11 bildet zusammen mit dem Tellerrand des Einlegeblechs 6 eine umlaufende axiale Ringnut, in welche der Ringwulst 2 der Membran 1 eingelegt ist. Die Membran 1 ist im Gehäuse 11 befestigt, indem ein loser Blechring 12 mit einer bestimmten Kraft auf die Membran 1 gedrückt wird, so daß zunächst einmal eine toleranzunabhängige Dichtkraft der Membran 1 sichergestellt ist. Sodann ist der Ring formschlüssig dadurch fixiert worden, indem spitze Stifte radial von innen nach außen in den Ring 12 eingedrückt wurden, bis sich eine plastische Verformung des Blechrings 12 und der umgebenden Gehäusewand eingestellt hat.
In der dargestellten Grundstellung des Pulsationsdämpfers liegt die Kuppe 4 der Verdickung 3 am Tellerboden des Einlegeblechs 2 an. Bei Unterdruck im Raum 9 hebt die Kuppe 4 vom Einlegeblech 6 ab, während bei Überdruck im Raum 9 die Membran zum Einlegeblech 6 hin bewegt wird. Das Volumenverhältnis zwischen dem ersten Abschnitt 7 und dem zweiten Abschnitt 8 der Kammer 5 ergibt sich ein maximal erzielbarer Druck von 5–7 bar in der Kammer 5. Hoher Druck und hohe Temperatur, die zur Permeation des Gases bzw. der Luft in der Kammer 5 durch die Membran 1 hindurch führen, bleiben aus.
Das Ausführungsbeispiel gemäß 2 unterscheidet sich von dem nach 1 hinsichtlich der Form des Einlegebleches 106 sowie der Art der Befestigung mittels eines auf Tiefenmaß eingepreßten Metallringes 112. Der Metallring 112 wird also nicht mehr mit einer definierten Kraft eingeführt, sondern in eine definierte Position gebracht. Das Einlegeblech 106 ist flächig gestaltet, so daß die den Ringwulst 2 aufnehmende Ringnut 113 vom Gehäuse 11 gebildet wird. Während in 1 das Einlegeblech 6 zusammen mit der Membran 1 vom Blechring 12 gehalten wird, ist in 2 das Einlegeblech 106 in das Gehäuse 11 eingepreßt. Vom Metallring 112 wird lediglich die Membran 1 gehalten. Jenseits des Einlegeblechs 106 befindet sich als zweiter Abschnitt der Kammer 105 ein kleiner zentral angeordneter axialer Fortsatz des ersten Abschnitts 107. Auch das Einlegeblech 106 ist mit kleinen Bohrungen versehen, die die beiden Abschnitte 107 und 108 miteinander verbinden.
Die Befestigung der Membran 1 im Gehäuse 11 erfolgt im Ausführungsbeispiel nach 3 genauso wie in dem nach 2. Der Unterschied zu 2 besteht darin, daß das Gehäuse 11 lediglich den ersten Abschnitt 207 der Kammer 205 umschließt, während der zweite Abschnitt 208 der Kammer 205 sich außerhalb des Gehäuses 11 befindet und mittels eines mit dem Gehäuse 11 druckdicht verstemmten Deckels 214 von der Atmosphäre abgetrennt ist. Die den Gasaustausch bzw. Luftaustausch zwischen den beiden Abschnitten 207 und 208 ermöglichenden Bohrungen 210 sind entspre chend durch das Gehäuse 11 geführt.
Auch in 4 wird vom Gehäuse 11 zunächst der erste Abschnitt 307 der Kammer 305 begrenzt. Der zweite Abschnitt 308 wird von einer in das Gehäuse 11 geführten Bohrung gebildet, welche mit dem ersten Abschnitt 307 über eine kleine enge Bohrung 310 verbunden ist. Die den zweiten Abschnitt 308 bildende Bohrung ist gestuft ausgeführt und erweitert sich zum Rand des Gehäuses 11 hin. Von außen ist sie mittels einer Stahlkugel 315 gegen die Atmosphäre verschlossen.
In 3 und 4 ist der zweite Abschnitt 208 bzw. 308 der Kammer 205 bzw. 305 im Vergleich zum ersten Abschnitt 207 bzw. 307 sehr groß ausgefallen. Das bedeutet, daß innerhalb der Kammer 305 bzw. 205 nur ein sehr geringer Druckanstieg zu vermerken ist, wenn im Raum 9 unterhalb der Membran 1 ein Druckanstieg erfolgt, der die Membran dazu bringt, vollständig das Gas oder die Luft aus dem ersten Abschnitt 207 bzw. 307 zu verdrängen. Ein derart niedriger Druckanstieg kommt annähernd einem Atmosphärenanschluß gleich, bringt jedoch den Vorteil, daß auch bei Beschädigung der Membran 1 ein Druckmittelaustritt aus dem System nicht zu befürchten ist.
In 5 ist noch eine vorteilhafte Art der Vormontage des Pulsationsdämpfers dargestellt. Membran 401, Einlegeblech 406 und Metallring 412 sind nicht direkt in das Gehäuse, sondern in einen Blechtopf 416 eingelegt, welcher anschließend nach vollendeter Vormontage in das Gehäuse eingesetzt werden kann. Der Metallring 412 ist mit dem Blechtopf 416 formschlüssig verbunden, indem der Rand des Blechtopfes unterhalb des Metallrings 412 mehrfach eingekerbt ist und somit der Metallring 412 gegen den Ringwulst 402 der Membran 401 gedrückt wird. Das Einlegeblech 406 wird hier, wie in 1, von der Membran 401 im Blechtopf 416 gehalten. Das Gehäuse wird in der Regel ein Ventilblock sein, in welchen auch Magnetventile und andere Funktionselemente integriert werden. Durch die Vormontage des Pulsationsdämpfers ist eine parallele Fertigung möglich.
In diesem Falle ist jedoch die Formgebung der Membran 401 eine andere. In ihrer Grundstellung ist sie zum druckmittelgefüllten Raum 409 hin gewölbt, so daß der erste Abschnitt 407 durch einen flächigen Bereich des Einlegeblechs 406 begrenzt sein kann und nicht eine Wölbung aufweisen muß wie in den 1 bis 4.
Die Art der Befestigung nach 5 ist aber unabhängig von der Formgebung der Membran 401. Sie kann genauso gut auf die Membran 1 der 1 bis 4 angewandt werden.
Ebenso können auch andere Kammeraufteilungen und Befestigungsarten untereinander kombiniert werden.
Weitere Ausführungsformen der Erfindung sind nicht dargestellt. Es kommen hierfür in Frage beispielsweise der Ersatz der Einlegebleche 6, 106 und 406 durch poröses Sintermetall, wobei dann auch der gesamte Bereich der zweiten Abschnitte 8, 108 und 408 durch das Sintermetall ausgefüllt sein können, da dieses in sich genügend Gasvolumen bzw. Luftvolumen zur Druckbegrenzung enthält. Des weiteren können auch die Einlegebleche 6, 106 und 406 durch ein Kunststofformteil ersetzt werden, welches ebenfalls die zweiten Abschnitte 8, 108 und 408 ausfüllen kann, sofern es mit einer genügenden Anzahl kleiner Löcher versehen ist, welche einerseits ein Eindringen der Membran 1 bzw. 401 verhindern, andererseits aber ein ausreichend großes Luft- bzw. Gasvolumen aufweisen, um eine wirksame Druckbegrenzung innerhalb der Kammer 5, 105 und 405 zu bewirken.

Claims

Hydraulische Bremsanlage mit einer Einrichtung zur Aktivbremsung, mit einem pedalbetätigten Hauptzylinder, der an einen Vorratsbehälter angeschlossen ist, mit mindestens einer Bremsleitung vom Hauptzylinder zu mindestens einer Radbremse, mit einem Trennventil in der Bremsleitung, mit einer Pumpenanordnung, die mit ihrer Saugseite über eine erste Saugleitung an die Bremsleitung zwischen Hauptzylinder und Trennventil und über eine Druckleitung an die Bremsleitung zwischen Trennventil und Radbremse angeschlossen ist, wobei zwischen Hauptzylinder und Saugseite der Pumpenanordnung mindestens ein Pulsationsdämpfer angeordnet ist, welcher eine verformbare Membran aufweist, die einen druckmittelgefüllten Bereich von einer gasgefüllten Kammer trennt, dadurch gekennzeichnet, dass die gasgefüllte Kammer (5, 105, 205, 305, 405) zwei Abschnitte (7, 107, 207, 307, 407; 8, 108, 208, 308, 408) aufweist, deren zweiter Abschnitt (8, 108, 208, 308, 408) von Wänden begrenzt ist, und für die Membran (1, 401) nicht zugänglich ist, wobei ein Gasaustausch zwischen den beiden Abschnitten (7, 107, 207, 307, 407; 8, 108, 208, 308, 408) möglich ist.
Bremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Abschnitt (8, 108, 208, 308, 408) mindestes 20 % des Volumens des ersten Abschnitts besitzt.
Bremsanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Abschnitte (7, 8; 107, 108; 407, 408) durch ein gelochtes Blech (6, 106, 406) voneinander getrennt sind.
Bremsanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Abschnitte durch einen Körper aus porösem, gasdurchlässigem Sintermetall voneinander getrennt sind.
Bremsanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Abschnitte durch ein gelochtes Kunststofformteil voneinander getrennt sind.
Bremsanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Abschnitt von den Poren eines Körpers aus Sintermetall gebildet ist.
Bremsanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Abschnitt von einer Vielzahl kleiner Löcher in einem Kunststofformteil gebildet wird.
Bremsanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Abschnitt (308) von einer mit dem ersten Abschnitt (307) verbundenen, zur Atmosphäre hin verschlossenen Gehäusebohrung gebildet wird.