Druckmittelspeicher, insbesondere zum Speichern von Bremsfluid in einem

Bremskreis einer elektronisch schlupfregelbaren Fahrzeugbremsanlage

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft einen Druckmittelspeicher, insbesondere zum Speichern von Bremsfluid in einem Bremskreis einer elektronisch schlupfregelbaren

Fahrzeugbremsanlage, nach den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.

Ein derartiger Druckmittelspeicher ist beispielsweise aus der DE 10 2011 089 987 AI bereits bekannt. Dieser Druckmittelspeicher umfasst ein, einen Hohlraum

ausbildendendes Speichergehäuse und einen in diesem Hohlraum bzw. in dem Speichergehäuse axial verschiebbar aufgenommenen und entgegen der Kraft einer Rückstellfeder betätigbaren Speicherkolben. Dieser Speicherkolben ist mit einem Dichtelement versehen, welches einen bestehenden Führungsspalt zwischen einer äußeren Umfangswand des Speicherkolbens und einer den Speicherkolben umgebenden inneren Umfangswand des Hohlraums abdichtet. Zusammen mit dem zugeordneten Dichtelement trennt der Speicherkolben eine mit Bremsfluid befüllbare erste Speicherkammer gegenüber einer gasgefüllten zweiten Speicherkammer ab. Mit einer Betätigung des Speicherkolbens ändern diese beiden Speicherkammern ihre Volumen gegensinnig, was bedeutet, dass in einer Grundstellung des Speicherkolbens die erste Speicherkammer ihr Minimalvolumen und eine zweite Speicherkammer ihr Maximalvolumen einnehmen, während in einer Betätigungsstellung des

Speicherkolbens die erste Speicherkammer ihr Maximalvolumen und die zweite Speicherkammer ein Minimalvolumen aufweist. Eine Versorgung des Druckmittelspeichers mit Bremsfluid erfolgt über eine in die erste Speicherkammer einmündende Versorgungsöffnung.

Nachteilig an einer deratigen Einrichtung ist die potentielle Gefahr, dass sich im Laufe der Betriebszeit des Druckmittelspeichers die Dichteigenschaften des Dichtelements verschlechtern können und dass es dadurch im Extremfall zu einem unerwünschten Medienaustausch zwischen den beiden Speicherkammern kommen kann.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, Vorkehrungen zu treffen, welche einen solchen potentiellen Medienaustausch zwischen den

Speicherkammern zuverlässig verhindern.

Vorteile der Erfindung

Gegenüber dem oben zitierten Stand der Technik weist ein Gegenstand nach den Merkmalen des Anspruchs 1 den Vorteil auf, dass ein möglicher Medienaustausch zwischen den Speicherkammern des Druckmittelspeichers zuverlässig ausgeschlossen ist, selbst wenn sich die Dichtungseigenschaften des Dichtelements zwischen dem Speicherkolben und dem Speichergehäuse aufgrund der Betriebsdauer und/oder den Betriebsbedingungen des Druckmittelspeichers gegenüber dem Ausgangszustand des Dichtelements wider Erwarten negativ verändert haben. Die dazu getroffenen konstruktiven Maßnahmen umfassen erfindungsgemäß zusätzlich zum Dichtelement vorgesehene Mittel, welche eine Druckmittelverbindung zwischen der

Versorgungsöffnung des Druckmittelspeichers und dem Führungsspalt zwischen dem Speicherkolben und dem Speichergehäuse gasdicht unterbrechen, wenn der

Speicherkolben seine Grundstellung einnimmt.

Weitere Vorteile oder vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und/oder aus der nachfolgenden Beschreibung.

In den Unteransprüchen sind konstruktive Details der erfindungsgemäß vorgesehenen Mittel beansprucht, welche deren Realisierung und/oder deren Montage vereinfachen. Die vorgesehenen Mittel bestehen aus Materialien, die im bevorzugten Einsatzgebiet bekannt sind. Sie lassen sich einteilig mit dem Speicherkolben bzw. dem

Speichergehäuse ausführen oder bestehen aus wenigen zu montierenden Einzelteilen. Demnach sind diese Mittel kostengünstig darstellbar und beanspruchen hahezu keinen zusätzlichen Bauraum. Zudem werden verschiedene Ausführungsbeispiele für die vorgeschlagenen Mittel beansprucht, welche eine individuelle Anpassung der vorgeschlagenen Mittel an den jeweiligen Einsatzfall ermöglichen.

Zeichnung

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung detailliert erläutert.

Die Figuren 1 bis 3 zeigen erfindungsgemäß ausgebildete Druckmittelspeicher verschiedener Ausführungsvarianten jeweils im Längsschnitt.

Einander entsprechende Bauteile wurden in den verschiedenen Figuren mit einheitlichen Bezugszeichen versehen.

Beschreibung

Figur 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen

Druckmittelspeichers 10. Dieser Druckmittelspeicher 10 umfasst ein Speichergehäuse 12 mit einem daran ausgebildeten Hohlraum 14. Dieser Hohlraum 14 ist mittels einer sacklochartigen, nach aussen offenen Zylinderbohrung, von welcher das im Inneren des Speichergehäuses liegende geschlossene Ende in der Figur 1 sichtbar ist, dargestellt. Das diesem geschlossenen Ende gegenüberliegende offene, zweite Ende der Sacklochbohrung ist in Figur 1 nicht zu sehen, es ist jedoch davon auszugehen, dass in dieses offene Ende ein am Speichergehäuse 12 verankerter Deckel bzw. Stopfen eingesetzt ist, welcher den Öffnungsquerschnitt gegenüber der Umgebung des Speichergehäuses 12 zumindest abdeckt.

Am geschlossenen Ende des Hohlraums 14 münden exemplarisch zwei, zueinander parallele verlaufende Versorgungsleitungen 16 in den Hohlraum 14 ein. Über diese Versorgungsleitungen 16 ist der Druckmittelspeicher 10 mit einem Druckmittelkreis kontaktiert bzw. wird mit flüssigem Druckmittel versorgt. lm Inneren des Hohlraums 14 ist ein zylindrisch ausgeführter Speicherkolben 20 axial verschiebbar aufgenommen. Der Speicherkolben 20 ist als Hohlkolben ausgeführt und weist dementsprechend einen dem geschlossenen Ende des Hohlraums 14

zugewandten Kolbenboden 22 und einen vom Kolbenboden 22 in der Figur 1 nach unten abstehenden Kolbenschaft 24 auf. Der Kolbenschaft 24 schließt umfangseitig mit dem Außendurchmesser des Kolbenbodens 22 ab und weist eine umlaufende äußere Umfangswand sowie eine das hohle Innere des Speicherkolbens 20 begrenzende Innenwand auf.

Im Inneren des Speicherkolbens 20 ist ein elastisches Rückstellelement 30, in beispielhafter Ausgestaltung einer Spiralfeder, untergebracht. Jene stützt sich mit ihrem einen Ende auf der Innenseite des Kolbenbodens 22 ab. Das dazu

gegenüberliegende zweite Ende des Rückstellelements 30, respektive der Spiralfeder, ist nicht erkennbar an dem den Hohraum 14 verschließenden Deckel bzw. Stopfen abgestützt. Die Spiralfeder ist dabei unter axialer Vorspannung zwischen

Speicherkolben 20 und Deckel bzw. Stopfen eingespannt und beaufschlagt dadurch den Speicherkolben 20 bereits im Zustand ihrer konstruktiv maximal möglichen Entspannung mit einer in Richtung des geschlossenen Endes des Hohlraums 14 wirkenden Federkraft. Von dieser Federkraft wird der Speicherkolben 20 in Richtung einer Grundstellung beaufschlagt.

Der Speicherkolben 20 weist an seiner äußeren Umfangswand, im Bereich des Kolbenschafts 24 eine umlaufende Ringnut auf, in die ein Dichtring, exemplarisch ausgeführt als Lippendichtring 32, eingesetzt ist. Dieser Lippendichtring 32 dichtet einen zwischen der äußeren Umfangswand des Speicherkolbens 20 und der inneren Umfangswand des Speichergehäuses 12 bestehenden Führungsspalt 34 ab.

Zusammen mit dem Lippendichtring 32 trennt der Speicherkolben 20 damit eine mit den Versorgungsleitungen 16 in Verbindung stehende und mit flüssigem Druckmittel befüllbare erste Speicherkammer 36 von einer zweiten Speicherkammer 38 des Druckmittelspeichers 10, in welcher sich das Rückstellelement 30 befindet, ab. Diese zweite Speicherkammer 38 ist mit Gas befüllt und kann wahlweise mit der den

Druckmittelspeicher 10 umgebenden Atmosphäre in Verbindung stehen. Weiterhin ist beim dargestellten Ausführungsbeispiel auf der Höhe des Kolbenbodens 22, in einer zweiten umlaufenden Ringnut des Speicherkolbens 20, ein Führungsring 40 untergebracht. Der Führungsring 40 ist vorzugsweise aus einem relativ starren Kunststoffmaterial mit guten Gleiteigenschaften hergestellt, zentriert den

Speicherkolben 20 innerhalb des Hohlraums 14 und sorgt für eine möglichst verkantungsfreie und damit wenig reibungsbehaftete Verschiebbarkeit des

Speicherkolbens 20 im Inneren des Speichergehäuses 12, ohne dabei jedoch einen Beitrag zur Abdichtung des erläuterten Führungsspalts 34 zu leisten. Der Einsatz eines Führungsrings 40 ist nicht obligatorisch, sondern kann ggf. eingespart werden.

Der Speicherkolben 20 ist wie erläutert axial verschiebbar im Inneren des

Speichergehäuses 12 aufgenommen, wobei ein Verscheibeweg bzw. Hub des

Speicherkolbens 20 durch zwei Endlagen begrenzt ist. In der erwähnten Grundstellung des Speicherkolbens 20 wird dieser vom Rückstellelement 30 mit seinem Kolbenboden 22 gegen das geschlossene Ende des Hohlraums 14 gedrückt, so dass die mit Druckmittel befüllbare erste Speicherkammer 36 ihr Minimalvolumen und die zweite, gasgefüllte Speicherkammer 38 ihr Maximalvolumen aufweisen.

Strömt nun über die Versorgungsleitungen 16 flüssiges Druckmittel unter einem bestimmten Druck in die erste Speicherkammer 36 ein, so wirkt eine sich einstellende Druckkraft auf den Speicherkolben 20 der Federkraft des Rückstellelements 30 entgegen. Sofern diese Druckkraft auf den Speicherkolben 20 größer als die Federkraft ist, erfolgt eine Betätigung des Speicherkolbens 20 derart, dass dieser sich vom geschlossenen Ende des Hohlraums 14 weg bewegt, bis sich zwischen der Druckkraft auf den Speicherkolben 20 und der dann ansteigenden Federkraft des

Rückstellelements 30 erneut ein Kräftegleichgewicht eingestellt hat bzw. bis der Speicherkolben 20 seine durch einen mechanischen Endanschlag festgelegte

Betätigungsstellung erreicht hat. In dieser sogenannten Betätigungsstellung hat die erste Speicherkammer 36 ihr konstruktiv festgelegten Maximalvolumen erreicht, während die zweite Speicherkammer 38 ihr Minimalvolumen einnimmt. Die Volumina der beiden Speicherkammern 36, 38 verändern sich demnach gegensinnig. Mit abnehmender Druckbelastung des Speicherkolbens 20, entspannt sich das

Rückstellelement 30 kontinuierlich und der Speicherkolben 20 bewegt sich wieder zurück in Richtung seiner Grundstellung. Nachfolgender Erfindung liegt das Problem zugrunde, dass das den Führungsspalt 34 zwischen Speicherkolben 20 und Speichergehäuse 12 abdichtende

Lippendichtelement 32 im Laufe seiner Betriebszeit möglicherweise undicht werden kann und dass dadurch potenteill Gas aus der zweiten Speicherkammer 38 in die mit Bremsfluid befüllte erste Speicherkammer 36 bzw. den daran angeschlossenen Druckmittelkreis übertreten kann. Aufgrund der Kompressibilität eines Gases erhöht sich dadurch zwangsweise die Kompressiblität im Druckmittelkreis. Insbesondere wenn es sich bei diesem Druckmittelkreis um einen Bremskreis einer Fahrzeugbremsanlage handelt, ist eine solche Erhöhung unerwünscht, unter anderem weil dann zum Aufbau eines bestimmten Bremsdrucks im Bremskreis höhere Betätigungskräfte notwendig werden.

Die Figuren 1 bis 3 zeigen drei Ausführungsbeispiele erfindungsgemäßer Lösungen für dieses erläuterte Problem. Diesen Lösungen ist gemein, dass der Druckmittelspeicher 10 mit zusätzlichen Mitteln 44 versehen ist, welche eine Druckmittelverbindung zwischen der Versorgungsöffnung 16 der ersten Speicherkammer 36 und dem

Führungsspalt 34 zwischen dem Speicherkolben 20 und dem den Speicherkolben 20 führen Speichergehäuse 12 gasdicht unterbrechen, wenn sich der Speicherkolben 20 in seiner Grundstellung befindet.

Im Falle vom Gegenstand nach Figur 1 handelt es sich bei diese Mitteln 44 um einen Flachdichtring mit rechteckförmigem Dichtungsquerschnitt, welcher am Kolbenboden 22 des Speicherkolbens 20, auf der dem geschlossenen Ende des Hohlraums 14 zugewandten Seite befestigt ist. Dieser Flachdichtring besteht aus einem gegen das Druckmittel resistenten Elastomer, vorzugsweise aus EPDM, und weist einen

Außendurchmesser auf, der kleiner als der Außendurchmesser des Speicherkolbens 20 ist. Ein Innendurchmesser des Flachdichtrings ist demgegenüber so bemessen, dass die den Druckmittelspeicher 10 mit flüssigem Druckmittel versorgenden

Versorgungsleitungen 16 innerhalb der vom Dichtungsquerschnitt umschlossenen Ringöffnung in die erste Speicherkammer 36 einmünden, wenn der Speicherkolben 20 seine Grundstellung einnimmt. Während dieser Grundstellung wird der Flachdichtring von der Federkraft des Rückstellelements 30 mit seinem Dichtungsquerschnitt gegen den Kolbenboden 22 einerseits und gegen das geschlossene Ende des Hohlraums 14 andererseits gedrückt, ist also zwischen dem Kolbenboden 22 des Speicherkolbens 20 und dem geschlossenen Ende des Speichergehäuses 12 geklemmt und unterbricht damit die ansonsten bestehende Druckmittelverbindung zwischen der

Versorgungsleitung 16 und dem Führungsspalt 34 zwischen Speicherkolben 20 und dem den Speicherkolben 20 führenden Speichergehäuse 12. Gas aus der zweiten

Speicherkammer 38 kann somit selbst bei schadhaftem Lippendichtelement 32 des Speicherkolbens 20 nicht in den mit flüssigem Druckmittel befüllten und mit der ersten Speicherkammer 36 in Verbindung stehenden Druckmittelkreis übertreten.

Im Ausführungsbeispiel nach Figur 2 wird als erfindungsgemäßes Mittel 44 anstelle eines Flachdichtrings ein konventioneller O-Ring mit kreisrundem Dichtungsquerschnitt eingesetzt, welcher in einer am Kolbenboden 22, auf der dem geschlossenen Ende des Hohlraums 14 zugewandten Seite des Speicherkolbens 20 ausgebildeten und zu diesem geschlossenen Ende hin offenen Ringnut 46 eingelegt und darin ortsfest gehalten ist. Auch dieser O-Ring besteht aus Elastormer, vorzugsweise aus EPDM und umschließt mit seinem Innendurchmesser eine Ringöffnung, in deren Bereich die in die erste Speicherkammer 36 einmündenden Versorgungsleitngen 16 des

Druckmittelspeichers 10 angeordnet sind. Alternativ zu einem kreisrunden

Dichtungsquerschnitt eines O-Rings sind bspw. auch Dichtelemente mit ovalem Dichtringquerschnitte oder Dichtringe mit einem Formquerschnitt vorstellbar.

Bei den Ausführungsbeispielen nach Figur 1 oder 2 sind die eingesetzten Mittel 44 als Einzelteile ausgebildet, die an den Speicherkolben 20 angebaut und zusammen mit diesem Speicherkolben 20 als Baueinheit in das Innere des Speichergehäuses 12 eingesetzt werden.

Demgegenüber zeigt die Figur 3 eine Lösung bei der die erfindungsgemäßen Mittel 44 einteilig mit dem Speicherkolben 20 ausgebildet sind. In diesem Falle ist am

Kolbenboden 22 des Speicherkammerkolbens 20 auf der dem geschlossenen Ende des Hohlraums 14 zugewandten Seite ein umlaufender, axial vorstehender und im

Querschnitt zapfenförmig ausgeführter Ringwulst 48 angeformt. Dieser Ringwulst 48 umschließt einen Ringraum, innerhalb dem die in die erste Speicherkammer 36 einmündenden Versorgungsleitungen 16 einmünden. Er ist umlaufend und mit radialem Abstand zum Außenumfang des Speicherkolbens 20 an diesem Speicherkolben 20 angeordnet. In der Grundstellung des Speicherkolbens 20 hat sich dieser dem geschlossenen Ende des Hohlraums 14 in soweit genähert, dass der axial vorstehende Ringwulst 48, den Führungsspalt zwischen Speicherkolben 20 und Speichergehäuse 12 gasdicht abdichtend, mit dem geschlossenen Ende des

Hohlraums 14 zusammenwirkt. Am geschlossenen Endes des Hohlraums 14 kann dazu eine in ihrem Querschnitt auf den Querschnitt des Ringwulst 48 abgestimmte Ausnehmung 46 ausgebildet sein, in welche der Ringwulst 48 des Speicherkolbens 20 eintaucht bis er an der Ausnehmung formschlüssig anliegt.

Der Speicherkolben 20 als solcher ist ein aus Kunststoff und/oder Aluminium bestehendes und vorzugsweise spritzgußtechnisch herstellbares Bauteil. Durch eine dementsprechend angepasste Gestaltung einer Spritzgußform zur Herstellung des Speicherkolbens 20 lässt sich der axial vorstehende, zapfenförmige Ringwulst 48 in einem Arbeitsgang und in einem Stück mit dem Speicherkolben 20 darstellen.

Monatgearbeitsgänge zur Befestigung erfindungsgemäßer Mittel 44 am

Speicherkolben 20 lassen sich demnach einsparen.

Die in den Ausführungsbeispielen gezeigten und in der Beschreibung erläuterten erfindungsgemäßen Mittel 44 sind, wie dargelegt, jeweils am Speicherkolben 20 angeordnet. Dies stellt jedoch lediglich eine vorteilhafte Ausführungsform dar, bei der die ordnungsgemäße Montage sowie die Unversertheit der Mittel 44 in einer wenigstens teilautomatisierten Fertigung einfacher überprüfbar ist und die Mittel 44 einfacher in das Innere eines Druckmittelspeichers 10 einbaubar sind.

Grundsätzlich wäre es aber ebenso möglich, diese Mittel 44 am geschlossenen Ende des Hohlraums 14 des Speichergehäuses 12 anzuordnen bzw. anzubringen. Auch eine Kombination aus beiden Lösungen, d.h. speicherkolbenseitig angeordnete Mittel 44 (Figur 3; Ringwulst 46) in Wechselwirkung mit am Speichergehäuse 12 angeordneten Mitteln 44 sind denkbar.

Selbstverständlich sind weitere Änderungen oder Ergänzungen gegenüber den beschriebenen Ausführungsbeispielen denkbar, ohne von dem der Erfindung zugrundeliegenden Gedanken abzuweichen.