Titel

Bremssystemdämpfervorrichtung

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft eine Bremssystemdämpfervorrichtung mit einem Raum, in dem ein hydraulischer Druck anzulegen ist.

Fahrzeugbremssysteme, insbesondere Hydraulikbremssysteme, dienen zum Verzögern der Fahrgeschwindigkeit von Fahrzeugen, wie etwa PKWs und LKWs. Im Betrieb solcher Bremssysteme treten verschiedene dynamische Effekte auf, unter anderem Druckschwankungen, die zu Schwingungen und dadurch zu unerwünschten Geräuschen und Vibrationen führen können. Um solche

Schwingungen zu minimieren, werden Bremssystemdämpfervorrichtungen, im Folgenden auch Dämpfer genannt, eingesetzt. Diese Dämpfer umfassen einen Raum, in dem hydraulischer Druck anzulegen ist. Der Druck stammt von hydraulischer Kraft, die über zugehörige Bremsflüssigkeit in einer Leitung übertragen wird.

Bekannt sind Dämpfer mit einer Membran, sogenannte Membrandämpfer. Die Membran ist oftmals aus einem Elastomer hergestellt, das heißt aus einem formfesten, aber elastisch verformbaren Kunststoff. Membrandämpfer existieren in verschiedenen Formen. Verwendet werden beispielsweise scheibenförmige, ebene oder topfartige Membrane. Topfartige Membrane haben gegenüber anders geformten Membranen den Vorteil, dass ein erforderlicher Rauminhalt zur Dämpfung einer Schwingung in einem länglichen Raum mit einem bestimmten Durchmesser bereitgestellt werden kann. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfache und kostengünstige Vorrichtung zur Dämpfung von Schwingungen in einem Bremssystem

bereitzustellen.

Offenbarung der Erfindung

Gemäß der Erfindung ist eine Bremssystemdämpfervorrichtung mit einem Raum zur Verfügung gestellt, in dem ein hydraulischer Druck anzulegen und der dadurch gekennzeichnet ist, dass in dem Raum eine Vielzahl elastischer Elemente vorgesehen ist.

Ein Element ist elastisch, wenn es seine Form unter Krafteinwirkung verändert und bei Wegfall der einwirkenden Kraft weitestgehend oder auch vollständig in seine Ursprungsform zurückkehrt. Erfindungsgemäß sind sehr viele solcher elastischen Elemente als separate Teile nahe beieinander in einem Raum angeordnet.

Mittels dieser Vielzahl elastischer Elemente wird von jedem einzelnen Element ein Teil einer Gesamtdämpfwirkung übernommen. Ein Totalausfall ist aufgrund der Vielzahl von Elementen unwahrscheinlich. Bei Ausfall einzelner Elemente bleibt die Dämpfwirkung durch die weiteren Elemente weitestgehend erhalten.

Die insgesamt erzielte Dämpfwirkung kann bei dieser Menge einzelner

Dämpfelemente dadurch variabel gestaltet werden, dass diese in verschieden großen Räumen angeordnet werden, dass diese aus unterschiedlichen

Materialien hergestellt werden, dass diese in unterschiedlicher Größe vorgesehen werden und/oder dass diese in unterschiedlicher Anzahl vorgesehen werden. Das derartige gezielte Skalieren erlaubt eine einfache Anpassung der Bremssystemdämpfervorrichtung an unterschiedlichste Kunden- und

Funktionsanforderungen. Dadurch können verschiedenste Anforderungen hinsichtlich einer Dämpfung von hör- und spürbaren Schwingungen,

sogenanntes Noise, Vibration and Harshness (NVH), vorteilhaft erfüllt werden.

Die Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass beim Einsatz eines

Membrandämpfers, unabhängig von seiner Form, ein Totalausfall des Dämpfers nicht vollständig ausgeschlossen werden kann. Sofern die Membran zerstört wird bzw. ihre Funktion verliert, ist die Dämpfwirkung im Bremssystem nicht mehr auf rechtzu halten. Zudem sind die Membranen in ihrer geometrischen Gestaltung eingeschränkt. Auch die Kombination unterschiedlicher Materialien in einer Membran lässt sich nur unter hohen Kosten realisieren.

Um eine ausreichende Dämpfwirkung eines Membrandämpfers zu erzielen, ist es erforderlich, ausreichend große Räume zu beiden Seiten der Membran bereitzustellen, damit diese entsprechend große Mengen an Bremsflüssigkeit aufnehmen und abgeben. In modernen Bremssystemen verwendete Bauteile, wie Pumpen, Ventile und Leitungen, werden zur Einsparung von Gewicht und Kosten vornehmlich dicht gepackt angeordnet. Dadurch ist nur ein begrenzter Bauraum für den Dämpfer vorhanden.

Mit der erfindungsgemäßen Bremssystemdämpfervorrichtung sind auch diese Nachteile bekannter Techniken vorteilhaft überwunden.

In einer vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung sind die elastischen Elemente viskoelastische Elemente. Viskoelastische Elemente sind Elemente, die sowohl elastisch als auch viskos sind. Ein Element ist viskos, wenn es zähflüssiges Materialverhalten aufweist. Die viskoelastischen Elemente vereinen also elastisches und viskoses Materialverhalten. Sie können sich spontan reversibel und zugleich zeitabhängig irreversibel verformen. Die

Dämpfwirkung ist dabei vollständig gewährleistet, nur eine Rückkehr eines Elements in seine Ursprungsform erfolgt zeitverzögert bzw. langsamer. Dadurch wird eine Erzeugung von Schwingungen durch diese Elemente selbst zusätzlich ausgeschlossen.

Vorzugsweise sind die elastischen Elemente linsenförmig und/oder kugelförmig. Solche Elemente lassen sich besonders einfach hersteilen. Zudem wird aufgrund fehlender Kanten und Ecken eine dichte, gleichmäßige Packung solcher Elemente im zugehörigen Raum erzielt.

In einer bevorzugten Ausführungsform sind die elastischen Elemente aus verschiedenen Materialien hergestellt. Dadurch können auf sehr einfache Weise Materialien unterschiedlicher Härte und/oder unterschiedlichen Dehnungsverhaltens zum Einsatz kommen, die dann entsprechend zu unterschiedlichem Dämpfverhalten führen.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform haben die elastischen Elemente verschiedene Größen. Mit verschieden großen Elementen kann ein Raum, vorzugsweise ein vorgegebener Bauraum, verschiedenartig ausgefüllt und die Dämpfwirkung entsprechend beeinflusst werden. Dabei nutzen kleinere

Elemente verbleibende Lücken zwischen größeren Elementen aus.

Bevorzugt haben die elastischen Elemente eine derart kleine Größe, dass diese auch in schwer zugängliche Bereiche des Raums gelangen können. Unter Umständen ist mindestens ein Bereich des Raums nur für kleine Elemente zugänglich, da ein solcher Bereich zum Beispiel nur über eine kleine Öffnung mit dem restlichen Bereich des Raums verbunden ist. Können zumindest einige der elastischen Elemente durch diese kleine Öffnung gelangen, wird der zur Verfügung stehende Raum besser ausgenutzt und somit die Dämpfwirkung der Bremssystemdämpfervorrichtung verbessert.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform sind zumindest einige der elastischen Elemente aus einem geschäumten Kunststoff hergestellt. Die derart geschäumten Elemente sind nicht nur hinsichtlich ihrer Größe und Form variierbar, sondern auch hinsichtlich der Porengröße, Porenform und

Porenanzahl. Entsprechend besteht einen hohe Variabilität.

Entsprechend einer weiteren Ausführungsform ist der Raum von einem Gehäuse umgrenzt, wobei das Gehäuse vorzugsweise ein Metallgehäuse ist. Vorteilhaft sind ferner Gehäuse aus Keramik oder Kunststoff. Das Gehäuse ist

vorzugsweise ein Metallkörper mit einem Hohlraum, der den verfügbaren Bauraum darstellt. Durch das Gehäuse erhält die

Bremssystemdämpfervorrichtung die notwendige Gesamtstabilität.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Raum mittels einer Membran begrenzt. Durch Verwendung einer Membran als Abgrenzung wird ein Eintreten, insbesondere auch eine Diffussion, von Bremsflüssigkeit in den mit elastischen Elementen gefüllten Raum verhindert. Diffussion ist ein ohne äußere Einwirkung eintretender Ausgleich von Konzentrationsunterschieden in

Flüssigkeiten und Gasen. Durch die Membran als eine Art Schutzschicht für eine Innenseite eines Gehäuses wird die Lebensdauer der

Bremssystemdämpfervorrichtung deutlich erhöht.

In einer darauf aufbauenden Ausführungsform ist die Membran topfförmig gestaltet. Die topfartige gestaltete Membran hat den Vorteil, dass ein

erforderlicher Rauminhalt zur Dämpfung einer Schwingung in einem länglichen Raum mit kleinem Durchmesser bereitgestellt werden kann.

Darüber hinaus sind weitere Ausführungsformen möglich. Bevorzugt ist die erfindungsgemäße Bremssystemdämpfervorrichtung in einem System mit elektronischem Stabilitätsprogramm (ESP), Antriebsschlupfregelung (ASR) oder Antiblockiersystem (ABS) verbaut. Dabei sind mit der

Bremssystemdämpfervorrichtung, vorzugsweise in einem Regelbetrieb, durch eine Pumpe verursachte Längsschwingungen der in einer Saugleitung der Pumpe befindlichen Bremsflüssigkeit vermieden. Dadurch kann von der Pumpe ein großer Volumenstrom für einen schnellen Druckauf- und -abbau an

Radbremszylindern gefördert werden.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Lösung anhand der beigefügten schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 einen Längsschnitt eines ersten Ausführungsbeispiels einer

erfindungsgemäßen Bremssystemdämpfervorrichtung,

Fig. 2 einen Längsschnitt eines zweiten Ausführungsbeispiels einer

erfindungsgemäßen Bremssystemdämpfervorrichtung und

Fig. 3 einen Längsschnitt eines dritten Ausführungsbeispiels einer

erfindungsgemäßen Bremssystemdämpfervorrichtung.

In Fig. 1 ist eine Bremssystemdämpfervorrichtung 10 dargestellt. Die

Bremssystemdämpfervorrichtung 10 beinhaltet einen von einem Gehäuse umgebenen Raum 12, an dem ein hydraulischer Druck 14 anzulegen ist, indiziert durch einen Pfeil an einer bezogen auf Fig. 1 unteren Seite 16 des Gehäuses. An dieser unteren Seite 16 befindet sich eine von außen in den Raum 12 hineinführende Öffnung 18.

In dem Raum 12 befinden sich eine Vielzahl linsenförmiger, elastischer Elemente 20 und ein Bremsfluid 22. Diese Elemente 20 sind derart groß gestaltet, dass sie nicht durch die Öffnung 18 aus dem Raum 12 austreten können.

Wenn an dem Raum 12 der Druck 14 angelegt ist und dieser Druck 14 zunimmt, wird durch die Öffnung 18 Bremsfluid 22 in den Raum 12 hineingedrängt. Dabei werden die einzelnen, von Bremsfluid 22 umgebenen, elastischen Elemente 20 zusammengedrängt bzw. komprimiert. Zugleich treten mit dem Druck 14 verbundene Schwingungen auf. Jedes einzelne elastische Element 20 wirkt nun dämpfend auf diese Schwingungen, indem es sich komprimiert und erst danach wieder zeitverzögert expandiert, wenn der Druck 14 im Verlauf der

Schwingungen weniger wird. Dabei wird insbesondere die zugehörige Amplitude einer solchen Schwingung verringert.

Im Raum 12 ist die Anzahl an elastischen Elementen 20 gezielt derart gewählt, dass weitgehend alle hör- und spürbaren Schwingungen eines zugehörigen Bremssystems gedämpft sind.

In Fig. 2 ist eine weitere Bremssystemdämpfervorrichtung 10 veranschaulicht. Diese Bremssystemdämpfervorrichtung 10 beinhaltet ebenfalls einen Raum 12, an dem ein hydraulischer Druck 14 anliegt, indiziert durch einen Pfeil an einer unteren Seite 16 des Raums 12. An dieser unteren Seite 16 befindet sich ebenfalls eine Öffnung 18.

Der Raum 12 gemäß Fig. 2 ist in einen großen Raumbereich 24 und mehrere kleine Raumbereiche 26 unterteilt, die auf der bezogen auf Fig. 2 rechten Seite 28 des Raums 12 angeordnet sind. Die kleinen Raumbereiche 26 sind über kleine Öffnungen 30 mit dem großen Raumbereich 24 verbunden.

In dem derartigen Raum 12 befinden sich ebenfalls eine Vielzahl elastischer Elemente 20 und Bremsflüssigkeit 22. Die elastischen Elemente 20 sind aus viskoelastischem Material und kugelförmig bzw. in Form von kleinen Kugeln 32 und großen Kugeln 34 gestaltet.

Die kleinen Kugeln 32 haben eine Größe, die einem Zugang zu jedem der Bereiche 24 und 26 des Raum 12 zulassen. Die kleinen Kugeln 32 passen durch die kleinen Öffnungen 30 und können daher in die kleinen Raumbereiche 26 gelangen. Die großen Kugeln 34 passen nicht durch die kleinen Öffnungen 30 und verbleiben somit immer im großen Raumbereich 24. Sowohl die Kugeln 32 als auch die Kugeln 34 sind derart groß bemessen, dass sie nicht durch die Öffnung 18 aus dem Raum 12 austreten können.

Mit den verschieden großen Kugeln 32, 34 wird der Raum 12 effizient ausgenutzt und eine Dämpfwirkung verstärkt. Dabei füllen die großen Kugeln 34 den großen Raumbereich 26 und die kleinen Kugeln 32 vorrangig die kleinen Raumbereiche 26 sowie die zwischen den großen Kugeln 34 verbleibenden Lücken.

Die Kugeln 32, 34 sind bei diesem Ausführungsbeispiel auch aus

unterschiedlichen Materialien hergestellt. Die kleinen Kugeln 32 sind aus einem ersten Kunststoff und die großen Kugeln 34 aus einem zweiten Kunststoff, wobei der erste Kunststoff ein ungeschäumter und der zweite Kunststoff ein

geschäumter Kunststoff ist.

Die Fig. 3 zeigt eine weitere Bremssystemdämpfervorrichtung 10. Diese

Bremssystemdämpfervorrichtung 10 beinhaltet einen Raum 12, an dem kein hydraulischer Druck 36 anliegt, indiziert durch einen durchkreuzten Pfeil an einer unteren Seite 16 des Raums 12.

In dem Raum 12 befinden sich ebenfalls eine Vielzahl elastischer Elemente 20 und Bremsflüssigkeit 22. Die elastischen Elemente 20 sind hier mittelgroße viskoelastische Kugeln 38. Der Raum 12 ist von einer topfförmigen Membran 40 mit einer offenen Seite 42 umgeben.

Diese Membran 40 ist ihrerseits außenseitig von einem Gehäuse 44 umgeben.

An einer bezogen auf Fig. 3 unteren Seite 46 des Gehäuses 44 befindet sich eine Öffnung 48, und zwar in einem Bereich, in dem die Membran 40 mit ihrer offenen Seite 42 aufliegt und mit dem Gehäuse 44 eine abgedichtete Verbindung 50 bildet.

Zwischen dem Gehäuse 44 und der Membran 40 besteht ein Abstand 52, wodurch ein Zwischenraum 54 gebildet ist. Dieser Zwischenraum 54 füllt gemeinsam mit dem Raum 12 einen insgesamt verfügbaren Bauraum 56.

Besonderheiten dieses Ausführungsbeispiels sind, dass der Raum 12 ein Gehäuse 44 und eine Membran 40 aufweist, wobei das Gehäuse 44 aus einem Metall und die Membran 40 aus einem Elastomer hergestellt sind. Der Abstand

52 zwischen Gehäuse 44 und Membran 40 besteht aus dem Grund, dass kein hydraulischer Druck 36 an dem Raum 12 anliegt. Sobald ein hydraulischer Druck an den Raum 12 angelegt ist, weitet sich die Membran 40 bis an eine zugehörige Innenwand 58 des Gehäuses 44,

Das Bremsfluid 22 und die elastischen Elemente 20 füllen dann den verfügbaren Bauraum 56 vollständig aus.

Dabei kann sich im Bereich des Abstands 52 vorteilhaft ein Gas befinden, welches komprimierbar ist. Die Membran 40 wirkt auch als eine Art Grenzschicht für das Bremsfluid 22. Zudem ist die Membran 40 topfförmig gestaltet, um eine maximale Dämpfwirkung in dem länglichen und schmalen, verfügbaren Bauraum 56 bereitzustellen.