DE19846369B4

DE19846369B4 - Druckmittelspeicher, insbesondere für eine hydraulische Fahrzeugbremsanlage

Info

Publication number: DE19846369B4
Application number: DE19846369A
Authority: DE
Inventors: Jan-Michael Rehn; Harald Ott
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1998-10-08
Filing date: 1998-10-08
Publication date: 2007-12-13
Anticipated expiration: 2018-10-09
Also published as: DE19846369A1; GB9921835D0; GB2342395B; US6247763B1; GB2342395A; JP2000120602A

Abstract

Druckmittelspeicher (2), der zwischen zwei hydraulischen Anschlüssen angeordnet eine Schlauchmembran (10) als Speicherelement, innerhalb der Schlauchmembran (10) ein durchströmbares inneres Stützelement (11), ein die Schlauchmembran umgebendes äußeres Stützelement (12) und eine das äußere Stützelement (12) umschließende Umhüllung (13) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das innere Stützelement (11), das äußere Stützelement (12) und die Umhüllung (13) nach Art von Schläuchen biegsam ausgebildet sind.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einem Druckmittelspeicher nach der Gattung des Patentanspruchs 1.
Durch die Druckschrift DE 41 28 386 A1 ist ein die Gattung bildender Druckmittelspeicher für eine hydraulische Fahrzeugbremsanlage bekannt. Die Fahrzeugbremsanlage umfaßt einen Hauptbremszylinder, mehrere Radbremszylinder für mehrere Radbremsen und zwischen dem Hauptbremszylinder und den Radbremszylindern eine Radschlupfregeleinrichtung, die eingerichtet ist zum Begrenzen von Antriebsschlupf antreibbarer Fahrzeugräder unter Verwendung von Radbremsen. Dabei sind Radbremszylinder dieser Radbremsen an die Radschlupfregeleinrichtung mittels Bremsleitungen angeschlossen und die Radschlupfregeleinrichtung ist ihrerseits durch wenigstens einen Druckmittelspeicher hindurch unter Zuhilfenahme von wenigstens einer Bremsleitung an den Hauptbremszylinder angeschlossen. Die Radschlupfregeleinrichtung besitzt wenigstens eine Pumpe, die sich mit Druckmittel aus dem Druckmittelspeicher und/oder dem Hauptbremszylinder versorgt zur Erzeugung von Druck, der zum Einleiten von Bremsdruck in Radbremszylindern zwecks Antriebsschlupfbegrenzung einleitbar ist. Dabei weist der Druckmittelspeicher zwischen zwei hydraulischen Anschlüssen eine Schlauchmembran als Speicherelement auf und hat innerhalb der Schlauchmembran ein den normalen lichten Querschnitt dieser Schlauchmembran teilweise ausfüllendes inneres Stützelement, ein die Schlauchmembran umgebendes äußeres Stützelement, das luftdurchlässig ist und gegen das die Schlauchmembran anlegbar ist, sowie eine das äußere Stützelement beispielsweise spielfrei umschließende Umhüllung, die ebenfalls luftdurchlässig ist. Dabei sind das innere Stützelement, das äußere Stützelement und die Umhüllung starr ausgebildet und weisen relativ zu ihren Längen relativ große Durchmesser auf. Wenn zur Durchführung von Antriebsschlupfregelung die Pumpe Druckmittel ansaugt, so entnimmt sie dieses überwiegend aus der Schlauchmembran des Druckmittelspeichers, wobei der Durchmesser der Schlauchmembran vorübergehend kleiner wird. Sobald die Pumpe nicht mehr saugt oder/und mittels des Hauptbremszylinders Druckmittel zur Radschlupfregeleinrichtung gedrückt wird, nimmt die Schlauchmembran ihre ursprüngliche Abmessung wieder ein und liegt dabei am äußeren Stützelement an. Hierbei schützt bei vorhandenem Hauptzylinderdruck die äußere Umhüllung das äußere Stützelement vor Bersten, denn dies hätte ein Platzen der Schlauchmembran zur Folge.
Als nachteilig kann angesehen werden, daß dieser Druckmittelspeicher, sofern er an der Radschlupfregeleinrichtung festgeschraubt ist, deren Unterbringung im Fahrzeug behindert. Man kann aber auch diesen Druckmittelspeicher irgendwo zwischen der Radschlupfregeleinrichtung und dem Hauptbremszylinder unterbringen, wodurch aber ein erstes Hauptbremsleitungsteilstück zwischen dem Hauptbremszylinder und dem Druckmittelspeicher und ein zweites Hauptbremsleitungsstück zwischen dem Druckmittelspeicher und der Radschlupfregeleinrichtung zu installieren sind mit der Folge, dass dafür im Fahrzeug vier Verschraubungen zu montieren sind.
Aus dem Stand der Technik nach der DE 29 20 321 C2 ist es darüber hinaus bekannt, als Druckmittelspeicher einen an einer Pumpe befestigten elastischen Schlauch zu verwenden. Hinweise zum Aufbau dieses Schlauches werden jedoch keine gegeben.
Ferner offenbart die DE 38 07 314 A1 einen Druckmittelspeicher, der in einem festen Gehäuse mit einem einzigen hydraulischen Anschluss ein volumenveränderliches und als Hohlkörper ausgebildetes Trennglied aufweist. Das Trennglied wird durch eine elastische Ummantelung unter Vorspannung gehalten. Dieser Druckmittelspeicher ist nicht von hydraulischem Druckmittel durchströmt.
Vorteile der Erfindung
Der erfindungsgemäße Druckmittelspeicher mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 hat den Vorteil, daß er nach Art einer nicht unterbrochenen Bremsleitung verlegbar ist und dabei deren Funktion übernimmt. Infolge der Biegsamkeit ist der erfindungsgemäße Druckmittelspeicher in etwa gleich bequem installierbar wie eine übliche Hauptbremsleitung aus biegsamem Metallrohr oder aus Schlauchmaterial. Erkennbar fallen also wenig Montagekosten an und die Unterbringung der Radschlupfregeleinrichtung innerhalb des Fahrzeugs wird nicht behindert.
Durch die in den weiteren Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Patentanspruch 1 angegebenen Druckmittelspeichers möglich.
Die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 2 ergeben eine preisgünstige Herstellbarkeit des inneren Stützelementes und ergeben eine gute Biegbarkeit dieses Stützelementes, so daß das Verlegen des erfindungsgemäßen Druckmittelspeichers im Fahrzeug nicht behindert wird.
Die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 3 bewirken in preisgünstiger Weise das Fernbleiben von Drahtenden von der Schlauchmembran und vermeiden auf diese Art eine Beschädigung und ein Undichtwerden der Schlauchmembran.
Die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 4 geben eine Werkstoffauswahl an, Dank der das innere Stützelement sowohl gegen Korrosion als auch gegen mechanische Beanspruchung relativ unempfindlich ist.
Die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 5 ergeben den Vorteil, daß bei der Entnahme von Druckmittel aus dem Druckmittelspeicher Umgebungsluft durch das äußere Stützelement zum äußeren Umfang der Schlauchmembran gelangt, so daß ein von einer Pumpe erzeugbarer Sog im wesentlichen zur elastischen Verengung der Schlauchmembran zur Verfügung steht.
Die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 6 ergeben eine alternative Lösung zum kennzeichnenden Merkmal des Anspruches 5.
Die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 7 geben eine vorteilhafte Ausgestaltung an für die Umhüllung, damit diese einerseits ausreichend biegsam ist und damit andererseits unter dem Einfluß von im Hauptbremszylinder erzeugtem Druck der Druckmittelspeicher möglichst wenig zusätzliches Druckmittel aufnimmt. Denn eine zusätzliche Druckmittelaufnahme des Druckmittelspeichers beim normalen Bremsen würde einen nachteilig langen Bremspedalweg verursachen.
Das kennzeichnende Merkmal des Anspruches 8 gibt eine bezüglich der erwünschten langen störungsfreien Betriebszeit eine vorteilhafte Ausführungsform an.
Zeichnung
Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Druckmittelspeichers ist in der Zeichnung dargestellt in zwei unterschiedlichen Betriebszuständen. Es zeigen 1 eine Außenansicht des erfindungsgemäßen Druckmittelspeichers in Verbindung mit einem Hauptbremszylinder und mit einer Bremsschlupfregeleinrichtung, 2 einen Ausschnitt aus dem erfindungsgemäßen Druckmittelspeicher der 1 im Längsschnitt, 3 ein Detail aus der 2 in der Seitenansicht und 4 einen weiteren Längsschnitt, ähnlich der 2, hier im Betriebszustand „leergesaugt".
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
Der erfindungsgemäße Druckmittelspeicher 2 ist beispielsweise eingebaut zwischen einen Hauptbremszylinder 3 und eine Bremsschlupfregeleinrichtung 4 einer nur ausschnittweise dargestellten Fahrzeugbremsanlage 5.
Der Hauptbremszylinder 3 ist beispielsweise ein in der DE 41 28 386 A1 abgebildeter zweikreisiger Tandemhauptbremszylinder, zwischen dem und einem Bremspedal ein sogenannter pneumatischer Bremskraftverstärker angeordnet ist.
Die Bremsschlupfregeleinrichtung 4 ist beispielsweise aus dem Stand der Technik entnehmbar und braucht deshalb im einzelnen nicht beschrieben zu werden. Zur Auswahl steht beispielsweise die Bremsschlupfregelanlage gemäß der DE 41 28 386 A1 und die der DE 195 29 363 A1 , die außer zur Bremsschlupfregelung bei Betätigung eines Bremspedals und zur Antriebsschlupfregelung von antreibbaren Rädern zusätzlich noch weitergebildet ist als eine Fahrdynamikregeleinrichtung. Mit Fahrdynamikregeleinrichtung, abgekürzt FDR, ist eine Einrichtung gemeint, die automatisch das Verhalten des Fahrzeugs bei Geradeausfahrt und bei Kurvenfahrt beobachtet und notfalls durch automatisches seitenweises, individuelles Bremsen des Fahrzeugs die Beherrschbarkeit des Fahrzeugs verbessert. Ein solches Regelungssystem ist auch bekannt unter dem Namen Electronic Stability Program, abgekürzt ESP, und Vehicle Dynamics Control, abgekürzt VDC. Somit ist erkennbar, daß der erfindungsgemäße Druckmittelspeicher 2 verwendbar ist in an sich beliebig zu Antriebsschlupfregelungszwecken und Fahrstabilisierungszwecken weitergebildeten Radschlupfregeleinrichtungen. Weil solche Radschlupfregeleinrichtungen regelmäßig an zweikreisige Hauptbremszylinder angeschlossen sind, ist auch erkennbar, daß die hier dargestellte Anordnung von nur einem Druckmittelspeicher 2 die Darstellung nur eines Bremskreises einer beispielsweise zweikreisigen Fahrzeugbremsanlage beinhaltet.
Wie aus der im Längsschnitt dargestellten Detailvergrößerung in der 2 hervorgeht, besitzt der Druckmittelspeicher 2 als ein Speicherelement eine Schlauchmembran 10, ein inneres durchströmbares Stützelement 11, ein die Schlauchmembran umgebendes äußeres, vorzugsweise luftdurchlässiges Stützelement 12 und eine das äußere Stützelement 12 umfassende Umhüllung 13.
Die Schlauchmembran 10 ist aus einer für das Herstellen von Bremsschläuchen bewährten Gummisorte, beispielsweise aus Ethylen-Propylen-Kautschuk, abgekürzt EPDM, hergestellt. Hierbei ist die Schlauchmembran 10 relativ dünnwandig ausgebildet, derart, daß ein Druckgefälle von außen nach innen in der Größenordnung von beispielsweise 0,2 Bar zu einer Durchmesserverkleinerung von beispielsweise 10% führt. Ein gänzliches Zusammenfallen der Schlauchmembran bei größeren als dem angegebenen Druckunterschied wird vermieden mittels des innerhalb der Schlauchmembran verlegten inneren Stützelementes 11. Dieses innere Stützelement 11 ist beispielsweise ausgebildet in Form einer Wendel aus Stahldraht, wobei rostfreier Stahldraht bevorzugt wird. Alternativ kann natürlich auch eine Wendel aus Kunststoffdraht verwendet werden. Wie in der 2 dargestellt ist, ist bei Druckgleichheit außen und innen von der Schlauchmembran 10 und dem nach Art einer Drahtwendel ausgebildeten inneren Stützelement 11 radialer Abstand vorhanden, wogegen in der 4 kein radialer Abstand vorhanden ist, weil ein innerhalb der Schlauchmembran, beispielsweise durch Einschalten der Radschlupfregelungseinrichtung bewirkter Druck niedriger ist als ein umgebender Atmosphärendruck. Dieser unter dem Atmosphärendruck liegende Druck wird erzeugt durch Inbetriebsetzung einer sogenannten selbstsaugenden Rückförderpumpe, wie sie in den Druckschriften DE 41 28 386 A1 und DE 195 29 363 A1 enthalten ist. Erkennbar begrenzt das innere Stützelement 11 die radiale elastische Verformung der Schlauchmembran 10. Das innere Stützelement 11 dient aber auch dazu, ein Zusammenfallen des Querschnittes der Schlauchmembran 10 zu vermeiden, wenn der Druckmittelspeicher 2 gebogen wird zwecks Verlegung in einem Fahrzeug.
Das äußere Stützelement 12 und die Umhüllung 13 haben die Aufgabe, eine ungewollte Aufweitung der Schlauchmembran 10 zu verhindern. Zu diesem Zweck ist die Umhüllung 13 beispielsweise als ein Metallgeflecht, beispielsweise aus rostfreien Drähten, hergestellt. Solches Metalldrahtgeflecht ist beispielsweise lieferbar von der Fa. Titeflex in USA. Dieses Metalldrahtgeflecht schützt das äußere Stützelement 12 vor mechanischer Beschädigung, beispielsweise vor Abscheuern und vor Bersten, wenn die Schlauchmembran 10 innen mit Bremsdruck beaufschlagt wird.
Das äußere Stützelement 12 ist ein biegsamer Schlauch, so daß Dank der bereits angesprochenen Biegsamkeit des inneren Stützelementes 11 und der Schlauchmembran 10 sowie der als ein Drahtgeflecht ausgebildeten Umhüllung 13 die gesamte Elementenkombination nach Art eines Bremsschlauches biegsam ist und dieser Draht ohne Mühe gebogen verlaufend in einem Fahrzeug unterbringbar ist.
Beispielsweise ist das äußere Stützelement 12 ein aus Teflon porös und dadurch luftdurchlässig gesinterter Schlauch oder aber ein Schlauch, der per Durchbrüche mit kleinen Querschnitten perforiert und somit ebenfalls luftdurchlässig ist. Zusammen mit der Luftdurchlässigkeit der äußeren Umhüllung 13 ergibt dies den Vorteil, daß wenig Druckabsenkung innerhalb der Schlauchmembran 10 relativ zum Umgebungsluftdruck ausreicht, um eine elastische Verengung der Schlauchmembran 10 und damit ein Ausfließen von normalerweise in der Schlauchmembran 10 vorhandenem Druckmittel zu bewirken hin zu der Radschlupfregeleinrichtung, sobald diese eingeschaltet wird.
Der erfindungsgemäße Verbund aus einer Schlauchmembran 10, einem inneren Stützelement 11, einem äußeren Stützelement 12 und der Umhüllung 13 wird beispielsweise über zwei Rohrleitungsstücke 15 mit dem Hauptbremszylinder 3 einerseits und der Bremsschlupfregeleinrichtung 4 andererseits verbunden. Hierfür kann beispielsweise zum Einsetzen und Einklemmen in den Hauptbremszylinder 3 und auch die Bremsschlupfregeleinrichtung 4 dort jedes Rohrleitungsstück 15 einen sogenannten Bördel 16 von bekannter Art aufweisen. Zum Anpressen des Bördels ist jeweils eine sogenannte Überwurfschraube 17, die in bekannter Weise das jeweilige Rohrleitungsstück 15 mit Radialspiel umgibt, angeordnet. Der Überwurfschraube 17 ist in dem Hauptbremszylinder 3 bzw. der Bremsschlupfregeleinrichtung 4 ein Einschraubgewinde 18 zugeordnet. Zur hydraulisch dichten Anordnung der Bördel 16 in dem Hauptbremszylinder 3 bzw. der Bremsschlupfregeleinrichtung 4 sind dort glatt hergestellte Kegelflächen 19 vorgesehen. Die Befestigung der Rohrleitungsstücke 15 mittels der Bördel 16 und der Überwurfschrauben 17 ist eine übliche Art der Bremsleitungsbefestigung innerhalb von Fahrzeugbremsanlagen. Von dieser Art der Befestigung mit Bördeln 16 kann natürlich auch abgegangen werden durch Verwendung anderer üblicher Verschraubungs-, Steck- oder Klemmtechniken. Insoweit ist die in der 1 dargestellte Art der Befestigung von Rohrleitungsstücken nicht im Sinne einer Einschränkung gemeint.
Eine Verbindung der Kombination aus der Schlauchmembran 10, dem inneren Stützelement 11, dem äußeren Stützelement 12 und der Umhüllung 13 kann gestützt auf das Fachwissen von Bremsschlauchherstellern durchgeführt werden. Beispielsweise enden die Rohrleitungsstücke 15 innerhalb der Schlauchmembran 10 und eine ausreichende radiale Anpressung der Schlauchmembran 10, des äußeren Stützelementes 12 und der Umhüllung 13 erfolgt mittels einer übergeschobenen Muffe 20 aus Stahl oder dergleichen fließfähigem Werkstoff. Diese wird beispielsweise nach dem Überschieben in einer zum Stand der Technik gehörenden Weise radial verengt. Weil das fachmännische Verbinden von Schläuchen und Rohrleitungsstücken, wie die Rohrleitungsstücke 15, eine dem Lieferanten von Bremsschläuchen bekannte Maßnahme ist, braucht hier nicht weiter auf Einzelheiten eingegangen zu werden. Es wird lediglich darauf hingewiesen, daß innerhalb der Schlauchmembran 10 Enden 21 der Rohrleitungsstücke 15 radial nach einwärts gebördelt sind, damit keine Schnittkante die Schlauchmembran 10 beschädigen kann. Auch das innere Stützelement 11 ist im Bereich seiner Enden 22 derart ausgebildet, daß eine Beschädigung des Membranschlauches 10 vermieden ist. Dies ist in technisch billiger Weise dadurch erreichbar, daß Drahtenden 23 radial einwärts gebogen sind. Dies ist in der 3 dargestellt.
Beim Einbauen des biegsamen erfindungsgemäßen Druckmittelspeichers 2 in ein Fahrzeug wird man wie beim Einbauen von starren Rohrleitungen als Bremsleitungen darauf achten, daß eine beispielsweise im unteren Rohrleitungsstück 15 vorhandene Luftblase hochsteigen kann in das obere Rohrleitungsstück 15, um dann beispielsweise durch den Hauptbremszylinder 3 hindurch in dessen nicht dargestellten Vorratsbehälter entweichen zu können. Für den Membranschlauch 10 ist deshalb empfohlen, diesen möglichst steil im Fahrzeug anzuordnen, damit eine gegebenenfalls vorhandene Luftblase nach oben zum oberen Rohrleitungsstück 15 wandert und dabei in dieses hineingelangt.

Claims

Druckmittelspeicher (2), der zwischen zwei hydraulischen Anschlüssen angeordnet eine Schlauchmembran (10) als Speicherelement, innerhalb der Schlauchmembran (10) ein durchströmbares inneres Stützelement (11), ein die Schlauchmembran umgebendes äußeres Stützelement (12) und eine das äußere Stützelement (12) umschließende Umhüllung (13) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das innere Stützelement (11), das äußere Stützelement (12) und die Umhüllung (13) nach Art von Schläuchen biegsam ausgebildet sind.
Druckmittelspeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das innere Stützelement (11) als eine Drahtwendel ausgebildet ist.
Druckmittelspeicher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Drahtenden (23) der Drahtwendel (11) radial einwärts zur Längsachse der Drahtwendel (11) gebogen sind.
Druckmittelspeicher nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Drahtwendel (11) aus rostfreiem Stahldraht besteht.
Druckmittelspeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das äußere Stützelement (12) aus einem perforierten Schlauch besteht.
Druckmittelspeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das äußere Stützelement (12) als ein luftdurchlässig aus Polytetrafluourethylen oder einem anderen Kunststoff gesinterter Schlauch ausgebildet ist.
Druckmittelspeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umhüllung (13) als ein Drahtgeflecht ausgebildet ist.
Druckmittelspeicher nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Drahtgeflecht aus korrosionsbeständigen Federstahldrähten besteht.