Fahrzeugbremsanlage mit einem Gasdruckspeicher

Beschreibung

Hintergrund der Erfindung

[0001] Die Erfindung betrifft einen Gasdruckspeicher für eine Fahrzeugbremsanlage, der ein Gehäuse aufweist, dessen Innenraum durch einen Metallbalg und eine an dem Metallbalg gasdicht befestigte Scheibe in einen mit Gas gefüllten Gasraum und einen Fluidraum geteilt ist, wobei dem Fluidraum durch eine Zuleitung ein Fluid unter Druck zu- und abgeführt werden kann, und zwischen dem Fluidraum und der Zuleitung eine Ventilanordnung vorgesehen ist, die schließt, wenn der Druck in der Zuleitung einen Minimalwert unterschreitet, und öffnet, wenn der Druck den Minimalwert überschreitet, wobei der Metallbalg beim Zu- und Abführen des Fluids eine Hubbewegung ausführt, mittels der die Ventilanordnung betätigt wird. Ferner betrifft die Erfindung eine mit einem derartigen Gasdruckspeicher ausgestattete Fahrzeugbremsanlage.

[0002] Der Fluidraum derartiger Gasdruckspeicher wird im Betrieb der Fahrzeugbremsanlage gegen den Druck im Gasraum teilweise oder ganz mit Bremsfluid gefüllt, um dieses zu speichern.

[0003] Die DE 1 232 418 beschreibt einen hydro-pneumatischen Druckspeicher, der ein zylindrisches Gehäuse sowie ein in das Gehäuse ragendes zentrales Führungsrohr umfaßt. In dem Führungsrohr ausgebildete Austrittsöffnungen ermöglichen die Zu- bzw. Abfuhr von Fluid in einen bzw. aus einem Fluidraum, der von einer das Führungsrohr umgebenden elastischen Trennwand sowie einem abdichtend mit der elastischen Trennwand verbundenen Schließkörper begrenzt wird. Zum Öffnen bzw. Schließen der Austrittsöffnungen gleitet der Schließkörper unter Verformung der Trennwand reibungsarm auf dem Führungsrohr.

[0004] Die US 3,939,872 offenbart einen Druckspeicher, der ein Gehäuse, einen in dem Gehäuse angeordneten Metallbalg sowie einen mit dem Metallbalg verbundenen Kegel umfaßt. Bei einer Zufuhr von Fluid in eine in dem Gehäuse ausgebildete und durch den Kegel begrenzte Kammer wird der mit einer Stange verbundene Kegel infolge des Fluiddruckes verschoben, wodurch der Metallbalg komprimiert wird. Die mit dem Kegel verbundene Stange ist in einem sich von einer oberen Wand des Gehäuses erstreckenden Vorsprung geführt.

Der Erfindung zugrundeliegendes Problem

[0005] Bei Fahrzeugbremsanlagen bestehen bezüglich der Funktionsfähigkeit und Sicherheit der Aggregate besonders hohe Anforderungen.

[0006] Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen kompakten, sicheren und zuverlässigen Gasdruckspeicher für eine Fahrzeugbremsanlage sowie eine mit einem derartigen Gasdruckspeicher ausgestattete Fahrzeugbremsanlage bereitzustellen.

Erfindungsgemäße Lösung

[0007] Die Aufgabe ist erfindungsgemäß durch einen Gasdruckspeicher der eingangs genannten Art gelöst, der die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist. Ferner ist die Aufgabe durch eine mit einem derartigen Gasdruckspeicher ausgestattete Fahrzeugbremsanlage gelöst. Da der Metallbalg beim Zu- und Abführen des Fluids eine Hubbewegung ausführt, mittels der die Ventilanordnung betätigt wird ist das Abschließen des Fluidraums unmittelbar mit der Bewegung des Metallbalgs gekoppelt, wodurch ein in sich geschlossenes Sicherheitssystem gebildet ist.

Vorteilhafte Ausgestaltungen

[0008] Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

[0009] In dem Hohlzylinder ist vorzugsweise ein Kolben geführt. Alternativ dazu kann auch der Hohlzylinder auf einem Kolben geführt sein. Dadurch ist eine geführte Bewegung des Kolbens und der an dem Hohlzylinder ausgebildeten Dichtsitze relativ zueinander möglich und zugleich wird eine kompakte Bauform des Gasdruckspeichers erzielt.

[0010] Eine vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, daß die Hubbewegung des Metallbalgs von zwei Endanschlägen begrenzt ist, um definierte Endlagen für die beweglichen Bauteile vorzugeben. In den Endlagen ist die Ventilanordnung zugleich jeweils geschlossen.

[0011] An mindestens einem Endanschlag ist vorteilhaft eine Dichtung oder ein Dichtsitz ausgebildet. Dadurch ist am Endanschlag eine redundante Abdichtung ausgebildet, die eine besonders gute Abdichtung ermöglicht. Die redundante Abdichtung wird besonders vorteilhaft an dem Endanschlag angeordnet, der die Grundstellung des Kolbens begrenzt. Dadurch ist der Gasdruckspeicher besonders gut abgedichtet, wenn der Druck in der Zuleitung kleiner als der zulässige Minimaldruck ist. Der Druck in der Zuleitung, der sogenannte Systemdruck der Fahrzeugbremsanlage, kann insbesondere bei längeren Fahrzeugstillstandszeiten unter diesen Minimaldruck, den sogenannten Gasvordruck, sinken.

[0012] Der Gasdruckspeicher kann auch mit einer Ventilanordnung versehen sein, die mit mindestens einer redundanten Abdichtung an einem Endanschlag versehen ist, aber nicht die oben beschriebene Doppelfunktion aufweist. Bei einer solchen Ventilanordnung berührt der Kolben als Schließelement bei einer Schließbewegung zuerst einen ersten Dichtsitz und dichtet an diesem ab. Anschließend berührt der Kolben einen zweiten Dichtsitz, der einen Endanschlag für das Schließelement bildet, und dichtet redundant an diesem ab. Der erste Dichtsitz kann einer der oben beschriebenen Dichtflächen entsprechen.

[0013] Um die erforderliche Dichtheit der Ventilanordnung zu gewährleisten, ist am Kolben vorteilhaft mindestens eine Dichtung angeordnet, die gegen mindestens einen Dichtsitz abdichten kann.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

[0014] Weitere Merkmale und Eigenschaften werden anhand der Beschreibung zweier Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert.

Fig. 1

zeigt eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Gasdruckspeichers im Längsschnitt.

Fig. 2

zeigt eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Gasdruckspeichers im Längsschnitt.

Detaillierte Beschreibung derzeit bevorzugter Ausführungsformen

[0015] Ein in den Fig. 1 und 2 dargestellter Gasdruckspeicher 10 weist ein becherförmiges Gehäuse 12 auf, das mit einem Deckel 14 verschlossen ist. Der Innenraum des Gehäuses 12 ist von einem an den Deckel 14 anschließenden Metallbalg 16 und einer daran gasdicht befestigten Scheibe 18 in einen Gasraum 20 und einen Fluidraum 22 geteilt. Der Gasraum 20 ist mit einem unter Druck stehenden Gas gefüllt. Der Deckel 14 ist von einer Zuleitung 24 durchbrochen, durch die dem Fluidraum 22 ein Fluid zugeführt wird, wenn der Druck in der Zuleitung 24 steigt. Das Fluid wird im Fluidraum 22 gespeichert und aus diesem abgeführt, wenn der Druck in der Zuleitung 24 sinkt.

[0016] Das Gehäuse 12 hat eine zylinderförmige Außenwand 26 mit einer Längsachse 28. An die Außenwand 26 schließt eine scheibenförmige Stirnwand 30 an, in der koaxial eine Gewindebohrung 32 ausgebildet ist, durch die in den Gasraum 20 das Gas mit einem sogenannten Gasvordruck zugeführt werden kann. Die Gewindebohrung 32 ist mit einer Verschlußschraube 34 verschlossen, die auf einer Dichtscheibe 36 aufliegt.

[0017] Der Deckel 14 weist einen scheibenförmigen Verschlußabschnitt 38 auf, der mittels eines daran am Umfang ausgebildeten Absatzes 40 in der Außenwand 26 des Gehäuses 12 zentriert und an dieser abgestützt ist. Der scheibenförmige Verschlußabschnitt 38 ist mit der Außenwand 26 durch eine Schweißnaht 42 gasdicht verbunden.

[0018] Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel sind an der dem Innenraum des Gehäuses 12 zugewandten Seite des Verschlußabschnittes 38 koaxial ein Hohlzylinder 44 und ein Dorn 46 einstückig ausgebildet. An der Außenseite des Verschlußabschnittes 38 ist koaxial ein Anschluß 48 einstückig ausgebildet, der durch im wesentlichen axial gerichtete Bohrungen 50, 52 und 54 mit dem Innenraum des Gehäuses 12 verbunden ist.

[0019] Der Metallbalg 16 ist gefaltet, im wesentlichen zylinderförmig und an seinen beiden axialen Enden durch Schweißnähte 56 und 58 mit dem Verschlußabschnitt 38 bzw. der Scheibe 18 gasdicht verbunden.

[0020] Die Scheibe 18 ist achsnormal gerichtet und mit einer koaxialen Stange 60 einstückig verbunden, in der eine axiale Bohrung 62 ausgebildet ist, mittels der die Stange 60 auf dem Dorn 46 geführt ist. An die Stange 60 schließt einstückig ein Kolben 64 an, dessen Durchmesser größer als der der Stange 60 ist.

[0021] Am inneren Umfang des Hohlzylinders 44 sind zwei axial voneinander beabstandete, achsparallele Dichtflächen 66 und 68 ausgebildet, die axial gerichtet sind und je einen Dichtsitz bilden. Axial zwischen den Dichtflächen 66 und 68 ist eine Aussparung 70 am inneren Umfang des Hohlzylinders 44 ausgebildet, so daß dessen Durchmesser in diesem Bereich größer als der Durchmesser der Dichtsitze an den Dichtflächen 66 und 68 ist.

[0022] Der Kolben 64 weist eine Umfangsnut auf, in der eine Dichtung 72 in Form eines Dichtrings eingesetzt oder eingespritzt ist. Die Dichtung 72 ist so ausgebildet, daß sie mit der Dichtfläche 66 oder 68 zusammenwirkt und dadurch eine Ventilanordnung 74 bildet, die zweifach flüssigkeitsdicht abdichten kann.

[0023] In Fig. 1 ist der Metallbalg 16 in einer Stellung dargestellt, in der nahezu kein Fluid im Gasdruckspeicher 10 gespeichert ist, also der Druck im Fluidraum 22 seinen Minimalwert, den Gasvordruck, erreicht hat. Der Kolben 64 befindet sich dabei nahezu in einer Grundstellung, bei der die Dichtung 72 an der Dichtfläche 66 anliegt und an dieser abdichtet. Dadurch ist zwischen dem Kolben 64, dem Hohlzylinder 44 und dem Verschlußabschnitt 38 des Deckels 14 ein sogenannter Vorraum 76 geschaffen, der nur durch die Bohrung 52 mit dem Anschluß 48 verbunden, ansonsten aber abgeschlossen ist. Die Ventilanordnung ist also zwischen der Zuleitung 24 und dem Fluidraum 22 geschlossen. Da aus dem Fluidraum 22 kein Fluid in den Vorraum 76 übertreten kann, bleibt auch bei einem Absinken des Drucks am Anschluß 48 der Druck im Fluidraum 22 konstant und auf den Minimalwert begrenzt. Der Metallbalg 16 ist dadurch sicher gegen Beschädigung bei Druckabfall geschützt.

[0024] Steigt der Druck am Anschluß 48 bzw. der Zuleitung 24, so wird auch der Druck im Vorraum 76 erhöht und der Kolben 64 axial bezogen auf Fig. 1 nach oben bewegt, wobei der Metallbalg 16 gelängt und der Gasraum 20 verkleinert wird. Im Bereich der Aussparung 70 kann das einströmende Fluid dabei den Kolben 64 umströmen und wirkt dadurch unmittelbar auf den Metallbalg 16 bzw. die Scheibe 18. Der steigende Fluiddruck bewegt den mit der Scheibe 18 verbundenen Kolben 64 dabei nahezu reibungsfrei im Bereich eines Hubweges X, der dem Betriebshub des Gasdruckspeichers 10 entspricht. Durch die Bohrung 54 kann dabei Fluid in die Bohrung 62 gelangen, so daß dort ein Druckausgleich stattfindet.

[0025] Bei weiter ansteigendem Druck am Anschluß 48 gelangt bei einem sogenannten Maximaldruck im Fluidraum 22 der Kolben 64 mit seiner Dichtung 72 an die Dichtfläche 68 und dichtet dort ab. Der Kolben 64 befindet sich nahezu in seiner Endstellung und die Ventilanordnung 74 schließt nun wieder zwischen dem Fluidraum 22 und der Zuleitung 24 bzw. dem Vorraum 76 ab. Der Metallbalg 16 ist damit gegen Beschädigung durch Überdruck geschützt, da kein Fluid aus dem Vorraum 76 in den Fluidraum 22 überströmen kann.

[0026] An den Dichtflächen 66 und 68 kann der Kolben 64 mit der Dichtung 72 je einen axialen Hubweg X₁ bzw. X₂ entlanggleiten. Während dieser Hubwege X₁ und X₂ bleibt die Abdichtung bestehen, während ein geringer Druckausgleich zwischen dem Fluidraum 22 und dem Vorraum 76 möglich ist. Auf diese Art können Elastizität und Wärmedehnung wie oben beschrieben ausgeglichen werden.

[0027] Um zu verhindern daß der Kolben 64 die Dichtung 72 über die Dichtfläche 66 hinaus bewegt, ist im in Fig. 1 axial unteren, inneren Ende des Kolbens 64 eine Fase 78 ausgebildet und am Verschlußabschnitt 38 ein dem Kolben 64 gegenüberliegender Endanschlag 80, an dem der Kolben 64 definiert anliegen kann.

[0028] Ferner ist im Bereich dieses Endanschlags 80 in den Verschlußabschnitt 38 eine Dichtung 82 eingesetzt, die zusammen mit einem am Kolben 64 gegenüberliegend ausgebildeten Dichtsitz 84 eine redundante Abdichtung des Kolbens 64 in der Grundstellung bildet. Die Dichtung 82 kann alternativ im Kolben 64 eingesetzt sein.

[0029] An der Stirnwand 30 ist innen ein Endanschlag 86 ausgebildet, gegen den die Scheibe 18 in der bezogen auf Fig. 1 oberen Endstellung des Kolbens 64 anliegt.

[0030] Die Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Gasdruckspeichers 10, der ähnlich dem in Fig. 1 dargestellten aufgebaut ist. Bei diesem Gasdruckspeicher 10 ist jedoch die Scheibe 18 mit der Stange 60 und einem Hohlzylinder 44' einstückig verbunden. Die Stange 60 ist in einer Bohrung 54' des Dorns 46 axial verschiebbar geführt und von einer Bohrung 62' durchsetzt, welche die Bohrung 50 mit dem Vorraum 76 verbindet. Am dem Hohlzylinder 44' zugewandten Ende ist mit dem Dorn 46 ein Kolben 64' einstückig ausgebildet.

[0031] Bei dieser Ausführungsform wird beim Hub der Scheibe 18 der Hohlzylinder 44' bewegt, während der Kolben 64' ortsfest bleibt. Ansonsten ist die Funktion der Ventilanordnung gleich der oben für Fig. 1 beschriebenen.

[0032] Im Gegensatz zum Ausführungsbeispiel der Fig. 1 ist am Kolben 64' ein Endanschlag 80' ausgebildet. Ferner ist am Kolben 64' eine axial gerichtete Dichtung 82' angeordnet, die mit einem gegenüberliegenden Dichtsitz 84' an der Scheibe 18 eine redundante Abdichtung des Kolbens 64' in der Grundstellung bildet.

Ansprüche

1. Gasdruckspeicher (10) für eine Fahrzeugbremsanlage mit einem Gehäuse (12), dessen Innenraum durch einen Metallbalg (16) und eine an dem Metallbalg (16) gasdicht befestigte Scheibe (18) in einen mit Gas gefüllten Gasraum (20) und einen Fluidraum (22) geteilt ist, wobei durch eine Zuleitung (24) ein Fluid unter Druck in den Fluidraum (22) zu- oder aus dem Fluidraum (22) abgeführt werden kann, und zwischen dem Fluidraum (22) und der Zuleitung (24) eine Ventilanordnung (74) vorgesehen ist, die schließt, wenn der Druck in der Zuleitung (24) einen Minimalwert unterschreitet, und öffnet, wenn der Druck den Minimalwert überschreitet, wobei der Metallbalg (16) beim Zu- und Abführen des Fluids eine Hubbewegung (X) ausführt, mittels der die Ventilanordnung (74) betätigt wird, wobei die Scheibe (18) mit einer Stange (60, 60') einstückig verbunden ist, in der eine axiale Bohrung (62, 62') ausgebildet ist, wobei die Stange (60) mittels der axialen Bohrung (62) auf einem Dorn (46) axial verschiebbar geführt ist, oder die Stange (60) in einer Bohrung (54') des Dorns (46) axial verschiebbar geführt ist, dadurch gekennzeichnet, dass mit der Scheibe (18) oder einem Verschlußabschnitt (38) des Gehäuses (12) ein Hohlzylinder (44, 44') verbunden ist, der sich koaxial zu dem Dorn (46) erstreckt und radial innen in dem im wesentlichen hohlzylinderförmig ausgebildeten Metallbalg (16) angeordnet ist.

2. Gasdruckspeicher nach Anspruch 1, wobei in dem Hohlzylinder (44) ein Kolben (64) geführt ist.

3. Gasdruckspeicher nach Anspruch 1, wobei der Hohlzylinder (44') auf einem Kolben (64') geführt ist.

4. Gasdruckspeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei an der Außenseite des Verschlußabschnitts (38) ein Anschluß (48) ausgebildet ist, der durch Bohrungen (50, 52, 54) mit dem Innenraum des Gehäuses (12) verbunden ist.

5. Gasdruckspeicher nach Anspruch 2 oder 3 und Anspruch 4, wobei zwischen dem Kolben (64, 64'), dem Hohlzylinder (44, 44') und dem Verschlußabschnitt (38) des Gehäuses (12) oder der Scheibe (18) ein Vorraum (76) geschaffen ist, der durch eine Bohrung (52) mit dem Anschluß (48) verbunden ist.

6. Gasdruckspeicher nach Anspruch 2 oder 3, wobei der Kolben (64) an die Stange (60) einstückig anschließt und der Durchmesser des Kolbens (64) größer als der Durchmesser der Stange (60) ist.

7. Gasdruckspeicher nach Anspruch 2 oder 3, wobei der Kolben (64') einstückig mit dem Dorn (46) verbunden ist und der Durchmesser des Kolbens (64') größer als der Durchmesser des Dorns (46) ist.

8. Fahrzeugbremsanlage mit einem Gasdruckspeicher (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.

Claims

1. A gas pressure accumulator (10) for a vehicle brake system having a housing (12), the interior of which is divided by metal bellows (16) and a disk (18) mounted to the metal bellows (16) in gas-tight manner into a gas-filled gas chamber (20) and a fluid chamber (22), wherein via a feed line (24) a fluid may under pressure be supplied to or removed from the fluid chamber (22), and provided between the fluid chamber (22) and the feed line (24) is a valve arrangement (74), which closes when the pressure in the feed line (24) drops below a minimum value and opens when the pressure exceeds the minimum value, wherein the metal bellows (16) performs a stroke movement (X) during supply and removal of the fluid by means of which the valve arrangement (74) is actuated, wherein the disk (18) is integrally connected with a rod (60, 60') in which an axial bore (62, 62') is formed, wherein the rod (60) by means of the axial bore (62) is guided so as to be axially slidable on a mandrel (46), or the rod (60') is guided so as to be axially slidable in a bore (54') of the mandrel (46), characterized in that a hollow cylinder (44, 44') is connected with the disk (18) or a closing portion (38) of the housing (12), and extends coaxially with the mandrel (46) and is disposed radially inside the essentially hollow-cylindrically designed metal bellows (16).

2. Gas pressure accumulator according to claim 1, wherein a piston (64) is guided in the hollow cylinder (44).

3. Gas pressure accumulator according to claim 1, wherein the hollow cylinder (44') is guided on a piston (64').

4. Gas pressure accumulator according to one of claims 1 to 3, wherein a connection (48) that is connected with the interior of the housing (12) by bores (50, 52, 54) is formed on the outside of the closing portion (38).

5. Gas pressure accumulator according to claim 2 or 3 and claim 4, wherein between the piston (64, 64'), the hollow cylinder (44, 44') and the closing portion (38) of the housing (12) or the disk (18) an admission chamber (76) is created that is connected with the connection (48) via a bore (52).

6. Gas pressure accumulator according to claim 2 or 3, wherein the piston (64) integrally adjoins the rod (60) and the diameter of the piston (64) is greater than the diameter of the rod (60).

7. Gas pressure accumulator according to claim 2 or 3, wherein the piston (64') is integrally connected with the mandrel (46) and the diameter of the piston (64) is greater than the diameter of the mandrel (46).

8. A vehicle brake system having a gas pressure accumulator (10) according to one of the preceding claims.

Revendications

1. Accumulateur hydraulique à gaz (10) pour système de freinage de véhicule, qui comprend un boîtier (12) dont l'espace intérieur est partagé en deux par un soufflet métallique (16) et un disque (18) étanche au gaz fixé sur ledit soufflet (16) pour former une chambre à gaz (20) remplie de gaz et une chambre fluidique (22), un fluide sous pression pouvant sortir de la chambre fluidique ou y être amené à l'aide d'une conduite (24), et un clapet (74) étant prévu entre la chambre fluidique (22) et la conduite (24), lequel se ferme lorsque la pression dans la conduite (24) passe en dessous d'une valeur minimale et s'ouvre lorsque ladite pression passe au dessus de ladite valeur minimale, le soufflet métallique (16) effectuant au moment de l'entrée et de la sortie du fluide un mouvement ascendant (X) qui entraîne l'actionnement du clapet (74), le disque (18) étant relié d'un seul tenant à une tige (60, 60') dans laquelle est formé un alésage axial (62, 62'), la tige (60) étant guidée au moyen de l'alésage axial (62) de manière à se déplacer dans le sens axial sur une broche (46), ou la tige (60') étant guidée de manière à se déplacer dans le sens axial à l'intérieur d'un alésage (54') ménagé dans la broche (46), caractérisé en ce qu'un cylindre creux (44, 44') est relié au disque (18) ou au fond (38) du boîtier (12), lequel cylindre creux s'étend co-axialement par rapport à la broche (46) et est disposé radialement à l'intérieur du soufflet métallique (16) conçu pour l'essentiel sous la forme d'un cylindre creux.

2. Accumulateur hydraulique à gaz selon la revendication 1, un piston (64) étant guidé à l'intérieur du cylindre creux (44).

3. Accumulateur hydraulique à gaz selon la revendication 1, le cylindre creux (44') étant guidé sur un piston (64').

4. Accumulateur hydraulique à gaz selon l'une des revendications 1 à 3, un raccord (48) étant formé sur la face extérieure du fond (38) et relié par des alésages (50, 52, 54) à l'espace intérieur du boîtier (12).

5. Accumulateur hydraulique à gaz selon la revendication 2 ou 3 et la revendication 4, une préchambre (76) reliée par un alésage (52) audit raccord (48) étant formée entre le piston (64, 64'), le cylindre creux (44, 44') et le fond (38) du boîtier (12) ou le disque (18).

6. Accumulateur hydraulique à gaz selon la revendication 2 ou 3, le piston (64) étant relié d'un seul tenant à la tige (60) et le diamètre du piston (64) étant supérieur au diamètre de la tige (60).

7. Accumulateur hydraulique à gaz selon la revendication 2 ou 3, le piston (64') étant relié d'un seul tenant à la broche (46) et le diamètre du piston (64') étant supérieur au diamètre de la broche (46).

8. Système de freinage de véhicule équipé d'un accumulateur hydraulique à gaz (10) selon l'une des revendications précédentes.

Zeichnung