Integrierte Hydraulikspeicheranordnung

Die Erfindung betrifft eine Hydraulikspeicheranordnung für eine hydraulische Bremse.

Hydraulische Speicher, die beispielsweise Teil einer hydrau ^¬ lischen Bremse für Fahrzeuge sind, benötigen in der Regel Fe ^¬ derelemente, um eine beim Bremsen erforderliche Charakteris ^¬ tik zwischen dem aufgenommenen Volumen an Hydraulikflüssigkeit und dem vom Speicher erzeugten Druck zu gewährleisten. Aus diesem Grunde werden hydraulische Speicher zusammen mit Gasfedern oder Spiralfedern eingesetzt. Gasfedern kommen zum Einsatz, wenn ein zu hohes Eigengewicht des Hydraulikspei ^¬ chers vermieden werden soll, da Gasfedern wesentlich leichter und kompakter als mechanische Federn sind. Ein Nachteil von Gasfedern ist jedoch die im Vergleich zu mechanischen Federn große Temperaturabhängigkeit der Federkennlinie. So nimmt beispielsweise bei einer sinkenden Temperatur der Gasdruck einer Gasfeder ab. Aus diesem Grunde werden im Schienenverkehr fast ausnahmslos Spiralfedern eingesetzt. Spiralfedern haben jedoch den Nachteil, dass diese einen großen Bauraum benötigen, der insbesondere bei Schienenfahrzeugen oftmals nicht zur Verfügung steht.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Hydraulikspeicheranordnung bereitzustellen, die kompakt und leicht ist.

Die Erfindung löst diese Aufgabe mit einer Hydraulikspei ^¬ cheranordnung für eine hydraulische Bremse mit einer Hochdruckspeicherkammer, einer Mitteldruckspeicherkammer und einer Atmosphärendruckspeicherkammer, wobei die Hochdruckspeicherkammer, die Mitteldruckspeicherkammer und die Atmosphä- rendruckspeicherkammer in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind, das zusammen mit einem beweglich in dem Gehäuse geführten Hochdruckkolben die Hochdruckspeicherkammer und zusammen mit einem beweglich in dem Gehäuse geführten Mitteldruckkolben die Mitteldruckspeicherkammer begrenzt, wobei sich eine in dem Gehäuse angeordnete Hochdruckfeder außerhalb der Hochdruckspeicherkammer an dem Hochdruckkolben und eine in dem Gehäuse angeordnete Mitteldruckfeder außerhalb der Mitteldruckspeicherkammer an dem Mitteldruckkolben abstützen.

Erfindungsgemäß sind drei verschiedene Speicher in einem ge ^¬ meinsamen, alle Speicherkammern umschließenden Gehäuse angeordnet. Dabei ist neben einer Atmosphärendruckspeicherkammer, die einen notwendigen Vorrat an Hydraulikflüssigkeit bereit ^¬ stellt, eine Mitteldruckspeicherkammer vorgesehen. Eine Mitteldruckspeicherkammer ist erforderlich, um den Eintritt von Luft in das hydraulische System zu verhindern. Der Mittel ^¬ druckspeicher stellt eine Druckvorspannung auf einen geringen Überdruck gegenüber dem Atmosphärendruck bereit. Dieser geringe Überdruck wird hier Mitteldruck genannt. Darüber hinaus wird bei einer hydraulischen Bremse ein Hochdruckspeicher eingesetzt, um beispielsweise eine bei einem Bremsprozess ge ^¬ wonnene Energie für einen nächsten Arbeitszyklus der Bremse zu speichern. Aus diesen Gründen werden ebenfalls neben einem Atmosphärendruckspeicher, der auch als Reservoir bezeichnet werden kann, ein Hochdruckspeicher und ein Mitteldruckspeicher gleichzeitig eingesetzt.

Die erfindungsgemäße Hydraulikspeicheranordnung besteht ferner aus einem Gehäuse und zwei Kolben, wobei die Kolben je ^¬ weils die Hochdruckspeicherkammer und die Mitteldruckspei ^¬ cherkammer begrenzen. Beide Kolben sind mit Federkraft beauf ^¬ schlagt. Daher sind im Rahmen der Erfindung zwei Federn vorgesehen, die sich jeweils an einem Kolben abstützen. Da un- terschiedliche Druckfedern benutzt werden, sind die Kolben unterschiedlich stark vorgespannt, so dass aufgrund ihrer Be ^¬ weglichkeit die hydraulische Flüssigkeit in der Hochdruck ^¬ speicherkammer beziehungsweise der Mitteldruckspeicherkammer mit unterschiedlichem Druck beaufschlagt sind. Dabei ist es selbstverständlich erforderlich, dass die Kolben eine Dichtwirkung an der Gehäuseinnenwandung entfalten, so dass keine Hydraulikflüssigkeit aus der jeweiligen Speicherkammer aus ^¬ treten kann. Hierzu sind zweckmäßige Dichtelemente, wie fe- dernd gelagerte Kolbenringe oder dergleichen, vorgesehen.

Erfindungsgemäß ist lediglich ein Gehäuse für drei hydrauli ^¬ sche Speicherkammern erforderlich. Hierdurch wird zum einerseits Gewicht eingespart. Darüber hinaus ist die erfindungs ^¬ gemäße Hydraulikspeicheranordnung auch kompakt und kann einfach verbaut werden.

Zweckmäßigerweise ist das Gehäuse hohlzylindrisch ausgestal ^¬ tet, wobei die Hochdruckspeicherkammer und Mitteldruckspei- cherkammer an voneinander abgewandten Seiten des hohlzylindrischen Gehäuses ausgebildet sind. Bei einer hohlzylindri ^¬ schen Ausgestaltung des Gehäuses können die in der Regel formkomplementär zu einem Gehäusebereich ausgebildeten Kolben ebenfalls zylindrisch ausgebildet werden. Mit anderen Worten sind marktübliche zylindrische Kolben im Rahmen der Erfindung einsetzbar, wodurch die Kosten der hydraulischen Speicheranordnung verringert sind.

Zweckmäßigerweise sind die Mitteldruckfeder und die Hoch ^¬ druckfeder als Spiralfedern ausgestaltet, wobei sich die Mit teldruckfeder innerhalb der Hochdruckfeder oder die Hochdruckfeder innerhalb der Mitteldruckfeder erstreckt. Gemäß dieser vorteilhaften Weiterentwicklung erstrecken sich die Spiralfedern ineinander und daher in dem gleichen Bauraum. Die Hydraulikspeicheranordnung ist somit noch kompakter.

Zweckmäßigerweise ist die Hochdruckfeder an ihrer von dem Hochdruckkolben abgewandten Seite an dem Gehäuse abgestützt, wobei die Mitteldruckfeder an ihrer von dem Mitteldruckkolben abgewandten Seite an dem Hochdruckkolben abgestützt ist. Gemäß dieser vorteilhaften Weiterentwicklung wird die Druckkraft der Mitteldruckfeder auch für die Hochdruckspeicherkam- mer ausgenutzt. Aufgrund des in der Regel geringen Volumens an Hydraulikflüssigkeit in dem Hochdruckspeicher kommt es selbst bei vollständiger Entleerung des Hochdruckspeichers zu einer vergleichsweise geringen Verschiebung des Hochdruckkol ^¬ bens, so dass sich der Druck in der Mitteldruckspeicherkammer bei einer Bewegung des Hochdruckkolbens nur geringfügig ver ^¬ ändert. Diese leichten Druckveränderungen sind bei einer hydraulischen Bremse hinnehmbar ist.

Zweckmäßigerweise sind Anschlagsbegrenzungen zum Begrenzen einer Bewegung des Hochdruckkolbens und/oder des Mitteldruckkolbens vorgesehen. Die Anschläge sind zweckmäßigerweise so gewählt, dass ein ausreichendes Volumen für den jeweiligen Speicher bereitgestellt ist. Gemäß einer diesbezüglichen Weiterentwicklung begrenzt der

Mitteldruckkolben an seiner von der Mitteldruckspeicherkammer abgewandten Seite die Atmosphärendruckspeicherkammer . Gemäß dieser vorteilhaften Weiterentwicklung kann der Mitteldruckspeicher Hydraulikflüssigkeit aus der Atmosphärendruckspei- cherkammer erhalten, worauf später noch genauer eingegangen werden wird.

Zweckmäßigerweise ist der Mitteldruckkolben in dem Gehäuse längs beweglich geführt, wobei zwei Anschläge vorgesehen sind, welche die Längsbewegung des Mitteldruckkolbens jeweils in eine Richtung begrenzen.

Zweckmäßigerweise weist der Mitteldruckkolben zwei Ventile auf, die jeweils mit einem Anschlag zusammenwirken und beim Kontakt des Mitteldruckkolbens mit einem jeweils zugeordneten Anschlag die Atmosphärendruckspeicherkammer beziehungsweise einen Außenanschluss des Gehäuses mit der Mitteldruckspei ^¬ cherkammer verbinden.

Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbei ^¬ spiels der Erfindung unter Bezug auf die beigeschlossene Fi ^¬ gur, wobei die

Figur ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen

Hydraulikspeicheranordnung in einer teilweise geschnittenen Seitenansicht zeigt. Die Figur zeigt eine teilweise geschnittene Ansicht eines

Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Hydraulikspei ^¬ cheranordnung 1. Die Hydraulikspeicheranordnung 1 verfügt über ein hohlzylindrisches Gehäuse 2, in dem eine Hochdruck ^¬ speicherkammer 3, eine Mitteldruckspeicherkammer 4 sowie eine Atmosphärendruckspeicherkammer 5 vorgesehen sind. Die Hochdruckspeicherkammer 3 ist zum einen von dem Gehäuse 2 sowie von einem Hochdruckkolben 6 begrenzt, der dichtend und beweg ^¬ lich in dem Gehäuse 2 gelagert ist, so dass eine Leckage der Hydraulikflüssigkeit, mit welcher der Hochdruckspeicher 3 be- füllt ist, trotz der Bewegungsfreiheit vermieden ist. Das Ge ^¬ häuse 2 und ein Mitteldruckkolben 7 begrenzen die Mitteldruckspeicherkammer 4 entsprechend. Die Atmosphärendruckspei ^¬ cherkammer 5 ist ebenfalls durch das Gehäuse 2 und den Mit ^¬ teldruckkolben 7 begrenzt. Mit anderen Worten trennt der Mit- teldruckkolben 7 der Atmosphärendruckspeicherkammer 5 von die Mitteldruckspeicherkammer 4. Zum Atmen des Reservoirs sind in dem Gehäuse 2 Durchgangsventile 8 und 9 vorgesehen, die sich durch die Seitenwandung des Gehäuses 2 erstrecken und einen Druckausgleich mit der Außenatmosphäre ermöglichen. Darüber hinaus kommuniziert die Atmosphärendruckspeicherkammer 5 mit einem Sauganschluss 10, der mit einem Rückschlagventil 11 ausgerüstet ist. Die Hochdruckspeicherkammer 3 sowie die Mitteldruckspeicherkammer 4 sind ebenfalls jeweils mit einem Außenanschluss 12 ausgerüstet. Zum Erzeugen des gewünschten Hydraulikdruckes sind eine Hochdruckfeder 13 beziehungsweise eine Mitteldruck ^¬ feder 14 vorgesehen, wobei die Hochdruckfeder 13 einerseits an dem Hochdruckkolben 6 und an ihrer von dem Hochdruckkolben 6 abgewandten Seite an dem Gehäuse 2 abgestützt ist. Die Mit ^¬ teldruckfeder 14 ist einerseits an dem Mitteldruckkolben 7 und andererseits, also an ihrer von dem Mitteldruckkolben 7 abgewandten Seite, an dem Hochdruckkolben 6 abgestützt. Dabei sind sowohl die Hochdruckfeder 13 als auch die Mitteldruckfe ^¬ der 14 als Schraubenfedern oder mit anderen Worten Spiralfedern ausgestaltet, die sich ineinander erstrecken. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel erstreckt sich die Mitteldruckfe ^¬ der 14 innerhalb der Hochdruckfeder 13. Dabei durchragen die Hochdruckfeder 13 und die Mitteldruckfeder 14 den Atmosphärendruckspeicher 5 der Hydraulikspeicheranordnung. Auf diese Art und Weise ist eine kompakte Speicheranordnung bereitge ^¬ stellt, die insbesondere für hydraulische Bremsen in Schie ^¬ nenfahrzeugen zweckmäßig ist. Die Hydraulikanordnung ist dar- über hinaus leicht.

Das Volumen der Hochdruckspeicherkammer 3 ist im Vergleich zu den übrigen Speichern gering, so dass sich selbst bei einer vollständigen Entleerung der Hochdruckspeicherkammer 3 die Lage des Hochdruckkolbens 6 nur wenig ändert. Zu hohe Druck ^¬ schwankungen im Mitteldruckspeicher 4 sind daher vermieden.

Sowohl der Hochdruckkolben 6 als auch der Mitteldruckkolben 7 sind längsbeweglich in dem Gehäuse 2 geführt. Sie führen mit anderen Worten eine Hubbewegung aus. Die Hubbewegung des Hochdruckkolbens 6 ist in einer Richtung anschlagbegrenzt. Mit anderen Worten schlägt der Hochdruckkolben 6 bei einer vollständigen Entleerung der Hochdruckspeicherkammer 3 an ei- ner als Anschlag wirkenden ersten Stirnseite 15 des Gehäuses 2 an. Entsprechendes gilt für den Mitteldruckkolben 7, der an die zweite Stirnseite 16 des Gehäuses 2 anschlägt. Darüber hinaus ist für den Mitteldruckkolben ein zweiter Anschlag 17 vorgesehen, welcher an der von der Stirnseite 16 abgewandten Seite des Mitteldruckkolbens 7 angeordnet ist. Somit sind bei Bewegungsrichtungen des Mitteldruckkolbens begrenzt.

Die Anschläge 16 und 17 wirken mit zwei Ventilen 18 und 19 zusammen, die in dem Mitteldruckkolben 7 angeordnet sind. Er- reicht der Mitteldruckkolben 7 den unteren Anschlag 16, ist die Mitteldruckspeicherkammer 4 vollständig entleert. Das untere Ventil 18 öffnet jedoch in diesem Fall, so dass Hydrau ^¬ likflüssigkeit aus der Atmosphärendruckspeicherkammer 5 über den Mitteldruckkolben 7 in den Außenanschluss 12 der Mittel- druckspeicherkammer 4 fließen kann. Erreicht der Mitteldruckkolben 7 den anderen Anschlag 17, ist die Mitteldruckspei ^¬ cherkammer 4 vollständig mit Hydraulikflüssigkeit gefüllt. Das Ventil 19 öffnet, so dass überflüssige Hydraulikflüssig ^¬ keit von der Mitteldruckspeicherkammer in die Atmosphären- druckspeicherkammer 5 entspannt werden kann. In dem Gehäuse 2 können darüber hinaus auch Verstärkungsstege 20 ausgebildet sein . Anschließend sei angemerkt, dass der Hydraulikdruck in der Hochdruckkammer 3 großer ist als in der Mitteldruckspeicherkammer 4. Der Druck in der Mitteldruckspeicherkammer 4 ist hingegen größer als der Atmosphärendruck.