DE4131790C2

DE4131790C2 - Speichermembran aus einer elastischen Materiallage

Info

Publication number: DE4131790C2
Application number: DE4131790A
Authority: DE
Inventors: Kenji Sasaki
Original assignee: Nok Corp
Current assignee: Nok Corp
Priority date: 1990-09-26
Filing date: 1991-09-24
Publication date: 2002-06-20
Anticipated expiration: 2011-09-25
Also published as: FR2667118A1; JP3049614B2; US5246761A; FR2667118B1; DE4131790A1; JPH04136501A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Speichermembran gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf eine Membran für einen Druckspei cher, in welcher ein zwischenliegender Abschnitt einer e lastischen Materiallage in seiner Dicke vermindert ist, um seine Steifigkeit oder Biegesteifheit zu verringern, so dass ein äußerer Flächenteil der elastischen Materiallage an einem gekrümmten oder gebogenen Abschnitt von diesem an einer Expansion über die Bruchdehnungsgrenze einer auf die Materiallage laminierten Gas-Sperrschicht hinaus gehindert werden kann, wodurch ein Knicken der Gas-Sperrschicht ver mieden wird.

Eine Blase oder Membran für einen Speicher besteht aus ei ner elastischen Materiallage und einer Gas-Sperrschicht in laminiertem Zustand, die zueinander unterschiedliche elas tische Kennwerte haben. Die Membran ist in einem Speicher gehäuse angeordnet, um darin eine Gas- sowie eine Flüssig keitskammer abzugrenzen. Wenn sich ein Flüssigkeitsdruck in der Flüssigkeitskammer vermindert, bewegt sich ein Mittel teil der Membran in die Flüssigkeitskammer in einer Entlas tungsrichtung. Steigt der Druck in der Flüssigkeitskammer an, so bewegt sich der Mittelteil in die Gaskammer in einer Saugrichtung.

Herkömmliche Blasen oder Membranen für Speicher haben im Wesentlichen eine konstante oder gleichförmige Dicke über ihren gesamten Bereich von ihrem Mittelteil zu ihrem peri pheren Randabschnitt, um eine hohe Steifigkeit zu besitzen. Wenn die Membran in einem unbelasteten Zustand ist, so wird das Mittelteil der Membran an ihrem gekrümmten Umkehrbe reich in der Erstreckungsrichtung ihrer Randkante umge kehrt, wodurch ein Vorragen in die Gaskammer hervorgerufen wird. Wenn das Mittelteil der Membran sich in der Saug- o der Entlastungsrichtung bewegt, empfängt deshalb der ge krümmte Umkehrbereich Spannungsanteile oder -werte derart, dass ein äußerer Flächenabschnitt der elastischen Material lage sich am gekrümmten Umkehrbereich über die Bruchdeh nungsgrenze der Gas-Sperrschicht hinaus ausdehnen kann. Ferner kann die Gas-Sperrschicht an ihrem gekrümmten Um kehrbereich knicken. Als Ergebnis dessen werden die elasti sche Materiallage und die Gas-Sperrschicht manchmal gebro chen. Falls die Gas-Sperrschicht aus einem Harzmaterial mit geringer Elastizität gefertigt ist, so wird insbesondere die Lebensdauer oder Standzeit dieser Schicht verringert.

Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen wird der Erfindungsge genstand anhand von bevorzugten Ausführungsformen erläu tert. Es zeigen:
Aus der Druckschrift DE 79 09 678 U1 ist eine Speichermembran gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bekannt. Diese als Trennwand bezeichnete Speichermembran ist als ei ne Tellerformmembran mit einem ausgestülpten Boden ausge bildet. Der am Rand dieser Speichermembran ausgebildete ge krümmte Umkehrbereich weist eine Dicke der Materiallage auf, die größer ist als die Dicke im ausgestülpten Verbin dungsabschnitt. Die Speichermembran ist durchgehend aus ei nem elastischen Werkstoff ausgebildet und dient dazu, den Innenraum eines Behälters in einem Gasraum und in einem Flüssigkeitsraum zu unterteilen.

Aus der weiteren Druckschrift DE 36 28 608 A1 ist eine op tische Membran für einen Druckspeicher bekannt, die aus mehreren Schichten unterschiedlicher Gasdurchlässigkeit be steht. Die Grundstruktur der Membran besteht nämlich aus einer innenliegenden Schicht aus einem Werkstoff mit einer relativ hohen Gasdurchlässigkeit, auf deren beiden Seiten zwei Schichten aus einem Werkstoff geringer Gasdurchlässig keit vorgesehen sind. Nach einer besonderen Ausführungsform dieser Struktur können auf beiden Seiten der Schichten ge ringer Gasdurchlässigkeit zwei äußere Schichten aus einem gummielastischen Werkstoff vorgesehen werden. Die Schichten geringer Gasdurchlässigkeit dienen dazu, geringe Gasmengen in die innenliegende Schicht hoher Gasdurchlässigkeit durchzulassen, die dann mittels eines Gasaustritts in die Atmosphäre geleitet werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Speichermembran zu schaffen, die verbesserte Gas-Sperrfunktion und Haltbarkeit aufweist.

Die Aufgabe der Erfindung wird durch die Kombination der Merkmale gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Wei terbildungen der erfindungsgemäßen Speichermembran sowie ein mit dieser Speichermembran ausgestatteter Speicher sind in den Unteransprüchen definiert.

Fig. 1 einen Querschnitt einer Speichermembran in einer ersten Ausführungsform gemäß der Erfindung;

Fig. 2 einen vergrößerten Querschnitt eines Teils der Membran von Fig. 1;

Fig. 3 einen lotrechten Querschnitt eines mit der in Fig. 1 gezeigten Speichermembran ausgerüsteten Speichers;

Fig. 4 einen Querschnitt einer Speichermembran in einer zweiten Ausführungsform gemäß der Erfindung;

Fig. 5 einen vergrößerten Querschnitt eines Teils der Speichermembran von Fig. 1;

Fig. 6 einen lotrechten Querschnitt eines mit der in Fig. 4 gezeigten Speichermembran ausgerüsteten Speichers;

Fig. 7 einen Querschnitt einer Speichermembran in einer dritten Ausführungsform gemäß der Erfindung;

Fig. 8 einen vergrößerten Querschnitt eines Teils der Speichermembran von Fig. 7;

Fig. 9 einen lotrechten Querschnitt eines mit der in Fig. 7 gezeigten Speichermembran ausgerüsteten Speichers.

1. Ausführungsform

Die Fig. 1-3 zeigen eine erste Ausführungsform einer Spei chermembran gemäß der Erfindung. Die Speichermembran 10 ge mäß der Erfindung umfasst eine elastische Materiallage 11, eine an diese laminierte Gas-Sperrschicht 12 und ein an ihr befestigtes Ventil- oder Absperrglied 13. Die elastische Materiallage 11 ist aus einem geeigneten elastischen Mate rial, wie z. B. Gummi, gefertigt. Die Gas-Sperrschicht 12 ist auf der gesamten Innenfläche der elastischen Material lage 11 angebracht. Das Absperrglied 13 ist an einer äuße ren Fläche eines Mittelteils 11A der elastischen Material lage 11 so angebracht, dass es einer zweiten Kammer bzw. Flüssigkeitskammer 21B, worauf noch eingegangen werden wird, zugewandt ist.

Die elastische Materiallage 11 besitzt ein dickes oder ver stärktes Befestigungsteil 11a aus Gummi oder irgendeinem anderen elastischen Material, um eine Abdichtung zwischen einer Innenfläche eines Gehäuses 21 und einem Halterungs element 22 zu gewährleisten, wenn die Speichermembran am Gehäuse 21 mittels des Halterungselements 22 angebracht wird. Das dicke Befestigungsteil 11a ist an einer Innenflä che des peripheren Randstücks 11B der Materiallage so angebracht, dass es einer ersten Kammer bzw. Gaskammer 21A zu gewandt ist.

Ein gekrümmter Umkehrbereich 11C der elastischen Material lage 11 befindet sich zwischen deren Mittelteil 11A und de ren peripherem Randstück 11B. Die elastische Materiallage 11 hat eine derartige vorbestimmte Dicke t, dass sie an ei ner Expansion an einer äußeren Fläche des gekrümmten Um kehrbereichs 11C über die Bruchdehnungsgrenze der Gas- Sperrschicht 12 hinaus gehindert werden kann, d. h., ein zwischenliegender oder mittlerer Verbindungsabschnitt 11D, der sich üblicherweise zwischen dem Mittelteil 11A und dem gekrümmten Umkehrbereich 11C befindet, hat eine verminderte Dicke. Diese verminderte Dicke des zwischenliegenden Ab schnitts 11D reicht vorzugsweise vom Mittelteil 11A oder von der Nachbarschaft des Absperrgliedes 13 bis in die Nähe eines inneren Umkehrendes R_I des gekrümmten Umkehrbereichs 11C. Dadurch kann die auf der Expansion der elastischen Ma teriallage 11 beruhende Spannung oder Beanspruchung an ei nem Konzentrieren in einem speziellen Teil, z. B. in der Nähe eines äußeren Umkehrendes R_O des gekrümmten Umkehrbe reichs 11C oder in der Nähe des inneren Umkehrendes R_I ge hindert werden. Es wird bevorzugt, dass beide Enden des in der Dicke verminderten zwischenliegenden Abschnitts 11D allmählich in ihrer Dicke geringer werden, um glatt und stufenlos mit dem gekrümmten Umkehrbereich 11C sowie dem Mittelteil 11A verbunden werden zu können. Das Ausmaß in der Verringerung der Dicke t der elastischen Materiallage 11 wird derart bestimmt, dass sich diese Materiallage 11 nicht über die Bruchdehnungsgrenze der Gas-Sperrschicht 12 hinaus ausdehnt, wenn die Spannung oder Beanspruchung im gekrümmten Umkehrbereich 11C ihr Maximum erreicht. Das hängt in hohem Maß von den Materialien und/oder den Eigen schaften des Werkstoffs für die elastische Materiallage 11 und die Gas-Sperrschicht 12 ab.

Der gekrümmte Umkehrbereich 11C ist üblicherweise ein Ring stück, das in die Flüssigkeitskammer 21B ragt, wenn die Speichermembran im unbelasteten Zustand ist.

Die Gas-Sperrschicht 12 wird aus einem verstärkenden Mate rial, wie einem gewebten oder ungewebten Flachmaterial, und einer Harzschicht oder einer Metallfolie, die eine niedrige Gasdurchlässigkeit besitzen und welche an wenigstens einer Fläche der verstärkenden Flachmateriallage als eine Gasab schirmfolie, die nicht dargestellt ist, ausgebildet werden, gefertigt. Die Harzschicht kann aus einem Harz des Polyvi nylalkohol-, des Polyvinylfluorid- oder Vinylidenchlorid typs gefertigt werden. Wenngleich die Gas-Sperrschicht 12 üblicherweise aus wenigstens einer verstärkenden Lage und wenigstens einer Gasabschirmfolie in Kombination ausgebil det ist, so kann die verstärkende Lage, falls das gewünscht ist, weggelassen werden. Um die Gasundurchlässigkeit zu verbessern, kann die Gas-Sperrschicht dadurch ausgebildet werden, dass mehrere Lagen oder Schichten laminiert werden. Im Fall eines Harzes des Polyvinylalkoholtyps wird diesem vorzugsweise ein Weichmacher des Polyoltyps in einem Anteil von 10-50 Gew.-% zugegeben, so dass die Flexibilität im kalten Zustand verbessert werden kann. Zum Zweck des Schut zes der Gas-Sperrschicht gegen Fluide, wie Bremsflüssigkei ten oder Mineralöle, können eine oder beide Seiten der Sperrschicht mit einem Äthylenvinylalkoholcopolymerisat, mit Polyvinylfluorid, mit Hexafluorpropylen, mit Tetraflu oräthylen od. Dgl. beschichtet werden. Eine Folie aus einem partiell verseiften Polyvinylalkoholtyp hat eine gute Be ständigkeit gegen Fluide und insbesondere gegen Bremsflüs sigkeiten und Mineralöle. Diese kann eine Polyvinylalkohol schicht schützen. Der im Polyvinylalkohol enthaltene Weich macher kann an einem Entweichen aus der Polyvinylalkohol schicht in die Flüssigkeits- und die Gaskammer durch die Folie des partiell verseiften Polyvinylalkoholtyps gehin dert werden.

Ein Druckspeicher 20 besitzt die Gaskammer 21A und die Flüssigkeitskammer 21B, die durch die Membran oder Blase 10 im Gehäuse 21 voneinander getrennt sind. Das periphere Randstück 11B der Speichermembran 10 wird an die Innenflä che des Gehäuses 21 angelegt, worauf das Halterungselement 22 am dicken oder verstärkten Befestigungsteil 11a der e lastischen Materiallage 11 so angebracht wird, dass diese Lage gegen die Innenfläche des Gehäuses gepresst wird, wie am besten in Fig. 3 zu erkennen ist.

Nach Einführen eines geeigneten Gases, wie Stickstoff, in die Gaskammer 21A im Gehäuse 21 durch eine Einlassöffnung 23a, wird diese Öffnung 23a durch ein Abschlusselement 23 sowie ein Dichtungsglied 23b verschlossen, so dass die Gas kammer 21A in einem abgedichteten Zustand gehalten wird.

Mit der Flüssigkeitskammer 21B des Gehäuses 21 ist ein Öl- Anschlussstück 24 fest verbunden, das in ausgewählter Weise an seiner innenliegenden Öffnung durch das Absperrglied 13, das im Zentrum der Speichermembran 10 befestigt ist, geöff net oder geschlossen wird. Das Öl-Anschlussstück 24 ist mit einer Flüssigkeitsbohrung 24a versehen, über welche die Flüssigkeitskammer 21B mit einer (nicht dargestellten) au ßerhalb des Gehäuses 21 angeordneten Flüssigkeitsquelle verbunden wird. Über die Flüssigkeitsbohrung 24a des Öl- Anschlussstücks 24 wird in Abhängigkeit von einem Druck der Flüssigkeitsquelle ein gewünschtes Flüssigkeitsvolumen in die Flüssigkeitskammer 21B eingeführt.

Im Folgenden wird auf die Arbeitsweise der beschriebenen ersten Ausführungsform näher eingegangen.

Wenn die Speichermembran 10 in einem unbelasteten Zustand ist, so wird das Mittelteil 11A am gekrümmten Umkehrbereich 11C umgekehrt oder -gewendet, so dass dieses in die Gaskam mer 21A in der Erstreckungsrichtung des peripheren Rand stücks 11B hineinragt, wie in Fig. 1 und 2 gezeigt ist.

In diesem Stadium ist die elastische Materiallage 11 an ih ren inneren und äußeren Flächenteilen innerhalb des ge krümmten Umkehrbereichs 11C in einem unbelasteten Zustand. Somit wird irgendeine wesentliche Spannung oder Beanspru chung nicht hervorgerufen, die elastische Materiallage 11 wird nicht verformt.

Wenn der Flüssigkeitsdruck auf seiten der Flüssigkeitsquel le abnimmt, dann bewegt sich das Mittelteil 11A der Membran 10 allmählich in der Entlastungsrichtung, die durch den Pfeil A in Fig. 3 angegeben ist, in die Flüssigkeitskammer 21B hinein, bis der Flüssigkeitsdruck in dieser Kammer 21B gleich dem Gasdruck in der Gaskammer 21A wird.

In diesem Stadium ist der gekrümmte Umkehrbereich 11C der art verformt, dass der innere Flächenbereich der elasti schen Materiallage 11 expandiert ist, während deren äußerer Flächenbereich kontrahiert ist.

Auch bewegen sich eine Umkehrstelle oder Umkehrstellen des gekrümmten Umkehrbereichs 11C zum Mittelteil 11A hin. Da die Dicke t der elastischen Materiallage 11 im zwischenlie genden Abschnitt 11D vermindert ist, sodass hier eine ge ringe Steifigkeit vorhanden ist, kann der äußere Flächenbe reich der elastischen Materiallage 11 an einer Expansion über die Bruchdehnungsgrenze der Gas-Sperrschicht 12 hinaus gehindert werden. Zusätzlich kann ein Knicken der Gas- Sperrschicht 12 vermieden werden.

Steigt der Flüssigkeitsdruck auf seiten der Flüssigkeits quelle an, so bewegt sich das Mittelteil 11A der Speicher membran 10 allmählich in der Saugrichtung, die durch den Pfeil B in Fig. 3 angegeben ist, in die Gaskammer 21A hin ein, bis der Gasdruck in dieser Kammer 21A gleich dem Flüs sigkeitsdruck in der Flüssigkeitskammer 21B wird.

In diesem Stadium wird der gekrümmte Umkehrbereich 11C der art verformt, dass der innere Flächenbereich oder - abschnitt der elastischen Materiallage 11 kontrahiert wird, während der äußere Flächenabschnitt dieser Lage expandiert wird. Auch bewegt sich die Umkehrstelle des gekrümmten Um kehrbereichs 11C zum peripheren Randstück oder Außenumfang 11B hin. Da im zwischenliegenden Abschnitt 11D die Dicke t der elastischen Materiallage 11 vermindert ist und insofern dieser Abschnitt eine geringe Steifigkeit hat, kann der äu ßere Flächenabschnitt der Materiallage 11 an einer Expansi on über die Bruchdehnungsgrenze der Gas-Sperrschicht 12 hinaus gehindert werden, und zusätzlich wird ein Knicken der Gas-Sperrschicht 12 vermieden.

Bei einer Speichermembran gemäß der Erfindung kann inso fern, wenn das Mittelteil 11A sich wiederholt mit Bezug zum Öl-Anschlussstück 24 in Abhängigkeit von Änderungen im Flüssigkeitsdruck in der Flüssigkeitsquelle bewegt, jegli che Spannung an einer Konzentration in einem speziellen Teil in radialer Richtung verhindert werden. Darüber hinaus kann ein Knicken der Gas-Sperrschicht 12 im gekrümmten Um kehrbereich 11C vermieden werden.

Selbst wenn die Gas-Sperrschicht 12 aus einem Harzmaterial mit geringer Elastizität gefertigt ist, kann folglich die Speichermembran 10 in angemessener und geeigneter Weise auf die Änderungen im Flüssigkeitsdruck auf seiten der Flüssig keitsquelle ansprechen und reagieren. Insofern wird die Speichermembran eine ausgezeichnete Beständigkeit, Haltbar keit und lange Lebensdauer aufweisen.

2. Ausführungsform

Die Fig. 4-6 zeigen eine zweite Ausführungsform gemäß der Erfindung. Hiernach umfasst eine Speichermembran 30 für ei nen Speicher eine elastische Materiallage 31, eine Gas- Sperrschicht 32 und ein Ventil- oder Absperrglied 33. Die elastische Materiallage 31 besteht aus einem geeigneten E lastikmaterial, wie einem Gummimaterial. Die Gas- Sperrschicht 32 ist an die Innenseite der Materiallage 31 laminiert. Das Absperrglied 33 ist an einem Mittelteil 31A der Materiallage 31 so angebracht, dass es einer Flüssig keitskammer 41B zugewandt ist.

Die elastische Materiallage 31 besitzt ein dickes oder ver stärktes Befestigungsteil 31a aus Gummi oder einem anderen elastischen Material, um eine Abdichtung zwischen einer In nenfläche eines Gehäuses 41 sowie einem Halterungselement 42 zu gewährleisten, wenn die Speichermembran 30 mittels des Halterungselements 42 am Gehäuse 41 befestigt wird. Das Befestigungsteil 31a ist am peripheren Randstück 31B der Membran so angeordnet, dass es der Gaskammer 41A zugewandt ist.

Zwischen dem Mittelteil 31A sowie dem peripheren Randstück 31B der elastischen Materiallage 31 befindet sich ein ge krümmter Umkehrbereich 31C. Die Materiallage 31 hat eine derartige vorbestimmte Dicke t, dass sie an einer Expansion an einer Außenfläche des gekrümmten Umkehrbereichs 31C über die Bruchdehnungsgrenze der Gas-Sperrschicht 32 hinaus ge hindert werden kann, d. h., ein zwischenliegender Abschnitt 31D ist zwischen dem Mittelteil 31A sowie dem gekrümmten Umkehrbereich 31C angeordnet und besitzt eine verminderte Dicke. Der Bereich mit verminderter Dicke des zwischenlie genden Abschnitts 31D reicht bevorzugterweise vom Mittel teil 31A oder der Nachbarschaft des Absperrgliedes 33 bis in die Nähe eines inneren Umkehrendes R_I des Umkehrbereichs 31C, so dass eine Konzentration der auf der Expansion der elastischen Materiallage 31 beruhenden Spannung oder Bean spruchung in einem speziellen Bereich, z. B. in der Nähe eines äußeren Umkehrendes R_O oder in der Nähe des inneren Umkehrendes R_I, verhindert werden kann. Es wird vorgezogen, dass beide Enden des in der Dicke verminderten zwischenlie genden Abschnitts 31D in ihrer Dicke allmählich zunehmen, so dass sie glatt und stufenlos mit dem gekrümmten Umkehr bereich 31C sowie dem Mittelteil 31A zu verbinden sind. Das Ausmaß in der Verminderung der Dicke t der Materiallage 31 wird derart bestimmt, dass sich diese Materiallage 31 nicht über die Bruchdehnungsgrenze der Gas-Sperrschicht 32 hinaus ausdehnt, wenn die Spannung im gekrümmten Umkehrbereich 31C ihren Maximalwert erreicht. Das wird von den verwendeten Materialien und/oder von den Eigenschaften der elastischen Materiallage 31 sowie der Gas-Sperrschicht 32 abhängig ge macht.

Der gekrümmte Umkehrbereich 31C weist üblicherweise eine Ringgestalt auf und ragt, wenn die Speichermembran 30 im un belasteten Zustand ist, in die Flüssigkeitskammer 41B hin ein.

Wie am besten der Fig. 5 zu entnehmen ist, wächst die elas tische Materiallage 31 in ihrer Dicke im gekrümmten Umkehr bereich 31C oder in dessen Nachbarschaft an. Vorzugsweise reicht die erhöhte Dicke t der Materiallage 31 von einer inneren, geringfügig jenseits der inneren Umkehrstelle R_I gelegenen Stelle zu einer äußeren, geringfügig jenseits der äußeren Umkehrstelle R_O gelegenen Stelle, damit die auf der Ausdehnung der elastischen Materiallage 31 beruhende Spannung oder Beanspruchung daran gehindert werden kann, sich in einem speziellen Teil, z. B. in der Nähe des äußeren Um kehrendes R_O oder der inneren Umkehrstelle R_I, zu konzent rieren. Es wird vorgezogen, dass beide Enden des in der Di cke vergrößerten Abschnitts allmählich in ihrer Dicke ab nehmen. Das Ausmaß des Anstiegs in der Dicke t der elasti schen Materiallage 31 wird in der Weise bestimmt, dass die se Lage 31 sich nicht über die Bruchdehnungsgrenze der Gas- Sperrschicht 32 hinaus ausdehnt, wenn die Beanspruchung im gekrümmten Umkehrbereich 31C ihr Maximum erreicht. Das ist von den verwendeten Materialien und/oder den Eigenschaften der elastischen Materiallage 31 sowie der Gas-Sperrschicht 32 abhängig.

Die Gas-Sperrschicht 32 wird aus einem verstärkenden Mate rial, wie einem gewebten oder ungewebten Flachmaterial, und einer Harzschicht oder einer Metallfolie, die eine niedrige Gasdurchlässigkeit besitzen und welche an wenigstens einer Fläche der verstärkenden Flachmateriallage als eine (nicht dargestellte) Gasabschirmfolie ausgebildet werden, gefer tigt. Die Harzschicht kann aus einem Harz des Polyvinylal kohol-, des Polyvinylfluorid- oder des Vinylidenchloridtyps hergestellt werden. Obgleich üblicher Weise die Gas- Sperrschicht 32 aus wenigstens einer Verstärkungslage und wenigstens einer Gasabschirmfolie zusammengesetzt ist, kann die verstärkende Lage, wenn das gewünscht wird, weggelassen werden.

Ein Druckspeicher 40 weist die Gaskammer 41A und die Flüs sigkeitskammer 41B auf, die im Gehäuse 41 durch die Spei chermembran 30 voneinander getrennt sind. Der Außenumfang 31B der Speichermembran 30 wird an der Innenfläche des Ge häuses 41 zur Anlage gebracht, worauf das Halterungselement 42 am Befestigungsteil 31a der elastischen Materiallage 31 so befestigt wird, dass das Befestigungsteil 31a bzw. die Materiallage 31 an die Innenfläche des Gehäuses 41 gepresst werden kann, wie am besten der Fig. 6 zu entnehmen ist.

Nachdem durch eine Einlassöffnung 43a ein geeignetes Gas, wie Stickstoff, in die Gaskammer 41A im Gehäuse 41 einge führt worden ist, wird die Einlassöffnung 43a durch ein Ab schlusselement 43 sowie ein Dichtungsglied 43b verschlos sen, so dass die Gaskammer 41A einen abgedichteten Zustand einnimmt.

Mit der Flüssigkeitskammer 41B des Gehäuses 41 steht ein Öl-Anschlussstück 44 in Verbindung, das an seiner innenlie genden Öffnung durch das Absperrglied 43, das an der Spei chermembran 30 befestigt ist, wahlweise geöffnet oder ge schlossen werden kann. Im Öl-Anschlussstück 44 ist eine Flüssigkeitsbohrung 44a ausgebildet, durch die die Flüssig keitskammer 41B mit einer (nicht dargestellten) Flüssig keitsquelle außerhalb des Gehäuses 41 in Verbindung ge bracht wird. Von der Flüssigkeitsquelle wird über die Boh rung 44a des Öl-Anschlussstücks 44 ein gewünschtes Flüssig keitsvolumen in die Flüssigkeitskammer 41B in Übereinstim mung mit den Drücken in der Flüssigkeitsquelle eingeführt.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 4-6 wird die Funktionsweise der zweiten Ausführungsform im Folgenden erläutert.

Wenn sich die Speichermembran 30 in einem unbelasteten Zu stand befindet, dann ist das Mittelteil 31A am gekrümmten Umkehrbereich 31C so gewendet, dass es in der Erstreckungs richtung des peripheren Randstücks 31B in die Gaskammer 41A vorspringt.

In diesem Stadium befindet sich die elastische Materiallage 31 in einem unbelasteten Zustand an ihren Innen- und Außen flächen innerhalb des gekrümmten Umkehrbereichs 31C. Insofern wird keinerlei Spannung hervorgerufen, und die elasti sche Materiallage 31 wird nicht verformt.

Wenn der Flüssigkeitsdruck auf seiten der Flüssigkeitsquel le abnimmt, dann bewegt sich das Mittelteil 31A der Spei chermembran 30 allmählich in der durch den Pfeil A in Fig. 6 angegebenen Entlastungsrichtung in die Flüssigkeitskammer 41B hinein, bis der Flüssigkeitsdruck in dieser Kammer 41B gleich dem Gasdruck in der Gaskammer 41A wird.

In diesem Stadium wird der gekrümmte Umkehrbereich 31C in der Weise verformt, dass der Innenflächenbereich der elas tischen Materiallage 31 expandiert wird, während ihr Außen flächenbereich kontrahiert wird. Auch bewegt sich die Um kehrstelle des gekrümmten Umkehrbereichs 31C zum Mittelteil 31A hin. Da die Dicke t der elastischen Materiallage 31 im zwischenliegenden Abschnitt 31D vermindert ist, so dass hier eine geringe Steifigkeit vorhanden ist, und dann an ihrer Außenfläche in der Nähe des gekrümmten Umkehrbereichs 31C zunimmt, kann der äußere Flächenbereich der elastischen Materiallage 31 an einer Expansion über die Bruchdehnungs grenze der Gas-Sperrschicht 32 hinaus gehindert werden. Diese Ausgestaltung ist vorteilhafter als diejenige der ersten Ausführungsform. Weil sich der Bereich mit vergrö ßerter Dicke von der inneren, geringfügig jenseits der in neren Umkehrstelle R_I liegenden Stelle zu der äußeren, ge ringfügig jenseits der äußeren Umkehrstelle R_O liegenden Stelle erstreckt, kann eine Konzentration der Spannung oder Beanspruchung in einem speziellen Bereich, wie der inneren Umkehrstelle R_I und der äußeren Umkehrstelle R_O, verhindert werden. Zusätzlich kann ein Knicken der Gas-Sperrschicht 32 vermieden werden. Diese Vorteile der zweiten Ausführungs form sind gegenüber den Vorteilen der ersten Ausführungs form hervorragender.

Wenn der Flüssigkeitsdruck in der Flüssigkeitsquelle an steigt, dann bewegt sich das Mittelteil 31A der Speicher membran 30 allmählich in der durch den Pfeil B in Fig. 6 angegebenen Saugrichtung in die Gaskammer 41A hinein, bis der Gasdruck in der Gaskammer 41A gleich dem Flüssigkeits druck in der Flüssigkeitskammer 41B wird.

In diesem Stadium wird der gekrümmte Umkehrbereich 31C in der Weise verformt, dass der innere Flächenabschnitt der elastischen Materiallage 31 kontrahiert wird, während deren äußerer Flächenabschnitt expandiert wird. Auch bewegt sich der Umkehrpunkt des gekrümmten Umkehrbereichs 31C zum peri pheren Randbereich 31B hin. Da im zwischenliegenden Ab schnitt 31D die Dicke der elastischen Materiallage 31 ver mindert ist, so dass sie eine geringe Steifigkeit hat, und dann an ihrer äußeren Fläche in der Nähe des gekrümmten Um kehrbereichs 31C anwächst, kann die äußere Fläche der elas tischen Materiallage 31 an einer Ausdehnung über die Bruch dehnungsgrenze der Gas-Sperrschicht 32 hinaus gehindert werden. Das ist vorteilhafter als die erste Ausführungs form. Weil der Bereich mit vergrößerter Dicke sich von der inneren, geringfügig jenseits der inneren Umkehrstelle R_I gelegenen Stelle zu der äußeren, geringfügig jenseits der äußeren Umkehrstelle R_O gelegenen Stelle erstreckt, kann eine Konzentration der Spannung oder Beanspruchung in einem speziellen Bereich, wie der inneren Umkehrstelle R_I und der äußeren Umkehrstelle R_O, verhindert werden. Darüber hinaus kann ein Knicken der Gas-Sperrschicht 32 vermieden werden. Diese Vorteile der zweiten Ausführungsform sind gegenüber denjenigen der ersten Ausführungsform hervorragender.

Wenn bei der Speichermembran 30 für einen Speicher sich das Mittelteil 31A wiederholt im Ansprechen auf eine Änderung im Flüssigkeitsdruck in der Flüssigkeitsquelle mit Bezug zum Öl-Anschlussstück 44 bewegt, kann deshalb eine Konzentration in einem bestimmten Bereich in einer radialen Rich tung unterbunden werden. Zusätzlich kann ein Knicken der Gas-Sperrschicht im gekrümmten Umkehrbereich 31C vermieden werden. Selbst wenn die Gas-Sperrschicht 32 aus einem Harz material mit geringer Elastizität gefertigt wird, so kann demzufolge die Speichermembran 30 in geeigneter und ange messener Weise auf Änderungen im Flüssigkeitsdruck auf sei ten der Flüssigkeitsquelle ansprechen und reagieren. Inso fern kann sie eine ausgezeichnete Haltbarkeit und eine lan ge Lebensdauer aufweisen, wobei diese Vorteile der zweiten Ausführungsform gegenüber denjenigen der ersten Ausfüh rungsform noch hervorragender sind.

3. Ausführungsform

Die Fig. 7-9 zeigen eine dritte Ausführungsform gemäß der Erfindung. Eine Speichermembran 50 für einen Speicher um fasst eine elastische Materiallage 51, eine Gas- Sperrschicht 52 und ein Ventilglied 53. Die elastische Ma teriallage 51 besteht aus einem geeigneten elastischen Ma terial, wie Gummi. Auf die Innenseite oder Innenfläche der elastischen Materiallage 51 ist die Gas-Sperrschicht 52 la miniert. Das Ventil- oder Absperrglied 53 ist an einer äu ßeren Fläche eines Mittelteils 51A der Materiallage 51 so angebracht, dass es einer Flüssigkeitskammer 21B zugewandt ist.

Die elastische Materiallage 51 hat ein dickes oder ver stärktes Befestigungsteil 51a aus Gummi oder einem anderen elastischen Material, um einen dichten Abschluss zwischen einer Innenfläche eines Gehäuses 21 und einem Halterungs element 22 zu gewährleisten, wenn die Speichermembran mit tels des Halterungselements 22 am Gehäuse 21 angebracht wird. Das dicke Befestigungsteil 51a ist an einer Innenfläche des peripheren Randstücks 51B angeordnet derart, dass es der Gaskammer 21A zugewandt ist.

Zwischen dem Mittelteil 51A und dem Randstück 51B der elas tischen Materiallage 51 befindet sich ein gekrümmter Um kehrbereich 51C.

Die elastische Materiallage 51 hat eine derartige vorbe stimmte Dicke t, dass sie an einer Expansion an einer äuße ren Fläche des gekrümmten Umkehrbereichs 51C über die Bruchdehnungsgrenze der Gas-Sperrschicht 52 hinaus gehin dert werden kann, indem die Dicke des gekrümmten Umkehrbe reichs 51C an dessen äußerer Fläche zwischen dem Mittelteil 51A sowie dem peripheren Randstück 51B vergrößert wird. Der Bereich mit vergrößerter Dicke der Materiallage 51 er streckt sich vorzugsweise von einer inneren, geringfügig jenseits der inneren Umkehrstelle gelegenen Stelle zu einer äußeren, geringfügig jenseits der äußeren Umkehrstelle R_O gelegenen Stelle, wodurch die auf der Expansion der elasti schen Materiallage 51 beruhende Spannung oder Beanspruchung daran gehindert werden kann, sich in einem speziellen Teil, z. B. nahe der äußeren Umkehrstelle R_O oder nahe der inne ren Umkehrstelle R_I, zu konzentrieren. Es wird bevorzugt, dass beide Enden des in der Dicke vergrößerten Teils all mählich in ihrer Dicke verjüngt werden.

Der gekrümmte Umkehrbereich 51C ist üblicherweise ein ring förmiger Bereich, der in die Flüssigkeitskammer 21B ragt, wenn die Speichermembran 50 in ihrem unbelasteten Zustand ist.

Die Gas-Sperrschicht 52 wird aus einem verstärkenden Mate rial, wie einem gewebten oder ungewebten Flachmaterial, und einer Harzschicht oder einer Metallfolie, die eine niedrige Gasdurchlässigkeit haben und welche an wenigstens einer Fläche der verstärkenden Flachmateriallage als eine Gasab schirmfolie, die nicht dargestellt ist, ausgebildet werden, gefertigt. Die Harzschicht kann aus einem Harz des Polyvi nylalkohol-, Polyvinylfluorid- oder Vinylidenchloridtyps hergestellt werden. Obgleich die Gas-Sperrschicht 52 übli cherweise aus wenigstens einer verstärkenden Lage und we nigstens einer Gasabschirmfolie zusammengesetzt wird, kann falls das gewünscht wird, die verstärkende Lage entfallen.

Wie bei der ersten Ausführungsform besitzt der Speicher 20 die Gaskammer 21A und die Flüssigkeitskammer 21B, die durch die Speichermembran 50 im Gehäuse 21 voneinander getrennt sind. Der Außenumfang 51B der Speichermembran 50 wird an der Innenfläche des Gehäuses 21 zur Anlage gebracht, worauf das Halterungselement 22 am elastischen Befestigungsteil 51a der Materiallage 51 derart angebracht wird, dass diese an die Innenfläche des Gehäuses 21 gepresst werden kann, wie in Fig. 9 gezeigt ist.

Nachdem durch die Einlassöffnung 23a ein geeignetes Gas, z. B. Stickstoff, in die Gaskammer 21A im Gehäuse 21 einge führt worden ist, wird die Einlassöffnung 23a durch ein Ab schlusselement 23 sowie das Dichtungsglied 23b verschlossen derart, dass die Kammer 21A in einem abgedichteten Zustand gehalten wird.

Das Öl-Anschlussstück 24 ist an der Flüssigkeitskammer 21B des Gehäuses 21 angebracht und kann an seiner inneren Öff nung durch das an der Speichermembran 50 feste Absperrglied 53 selektiv geöffnet oder geschlossen werden. Durch die Flüssigkeitsbohrung 24a steht die Flüssigkeitskammer 21B mit einer (nicht dargestellten) Flüssigkeitsquelle außer halb des Gehäuses 21 in Verbindung. In die Flüssigkeitskam mer 21B wird über die Bohrung 24a des Öl-Anschlussstücks 24 ein gewünschtes Flüssigkeitsvolumen in Übereinstimmung mit den Drücken in der Flüssigkeitsquelle eingeführt.

Die Funktionsweise der dritten Ausführungsform wird unter Bezugnahme auf die Fig. 7-9 im Folgenden erläutert.

Wenn die Speichermembran 50 im unbelasteten Zustand ist, ist das Mittelteil 51A am gekrümmten Umkehrbereich 51C so umgekehrt, dass es in die Gaskammer 21A in der Erstre ckungsrichtung des peripheren Randstücks 51B ragt, wie in den Fig. 7 und 9 gezeigt ist.

In diesem Stadium befindet sich die elastische Materiallage 21 sowohl an ihrer Innen- als auch Außenfläche innerhalb des gekrümmten Umkehrbereichs 51C in einem unbelasteten Zu stand. Insofern wird keinerlei Spannung oder Beanspruchung hervorgerufen, und die elastische Materiallage 51 wird nicht verformt.

Nimmt der Flüssigkeitsdruck in der Flüssigkeitsquelle ab, dann bewegt sich das Mittelteil 51A der Speichermembran 50 allmählich in der durch den Pfeil A in Fig. 9 angegebenen Entlastungsrichtung in die Flüssigkeitskammer 21B hinein, bis der Flüssigkeitsdruck in dieser Kammer 21B gleich dem Gasdruck in der Gaskammer 21A wird.

In diesem Stadium wird der gekrümmte Umkehrbereich 51C der art verformt, dass der innere Flächenabschnitt der elasti schen Materiallage 51 expandiert wird, während deren äuße rer Flächenabschnitt kontrahiert wird. Auch wandert der Um kehrpunkt des gekrümmten Umkehrabschnitts 51C zum Mittel teil 51A hin. Da die Dicke t der elastischen Materiallage 51 an deren äußerem Flächenbereich vergrößert ist, kann der äußere Flächenbereich der Materiallage 51 an einer Expansi on über die Bruchdehnungsgrenze der Gas-Sperrschicht 52 hinaus gehindert werden. Weil sich der vergrößerte Dicken bereich der Materiallage 51 auf der Seite ihrer Außenfläche von der inneren, geringfügig jenseits er inneren Umkehr stelle R_I zu der äußeren, geringfügig jenseits der äußeren Umkehrstelle R_O gelegenen Stelle erstreckt, kann eine Kon zentration der Beanspruchung in einem speziellen Bereich in einer radialen Richtung, wie der inneren und der äußeren Umkehrstelle R_I bzw. R_O, unterbunden werden. Darüber hinaus kann ein Knicken der Gas-Sperrschicht 52 vermieden werden.

Wenn der Flüssigkeitsdruck in der Flüssigkeitsquelle an steigt, bewegt sich das Mittelteil 51A der Speichermembran 50 allmählich in der durch den Pfeil B in Fig. 9 angegebe nen Saugrichtung in die Gaskammer 21A hinein, bis der Gas druck in dieser Kammer 21A gleich dem Flüssigkeitsdruck in der Flüssigkeitskammer 21B wird.

In diesem Stadium wird der gekrümmte Umkehrbereich 51C der art verformt, dass der innere Flächenteil der elastischen Materiallage 51 kontrahiert wird, während deren äußerer Flächenteil expandiert wird. Auch wandert der Umkehrpunkt des gekrümmten Umkehrbereichs 51C zum peripheren Randstück 51B hin. Da die Dicke t der elastischen Materiallage 51 an deren äußerer Fläche vergrößert ist, kann dieser äußere Flächenabschnitt mit vergrößerter Dicke der elastischen Ma teriallage 51 an einer Expansion über die Bruchdehnungs grenze der Gas-Sperrschicht hinaus gehindert werden. Weil der vergrößerte Dickenbereich der Materiallage 51 auf der Seite ihrer Außenfläche sich von der inneren, geringfügig jenseits der inneren Umkehrstelle R_I gelegenen Stelle zu der äußeren, geringfügig jenseits der äußeren Umkehrstelle R_O gelegenen Stelle erstreckt, kann eine Spannungskonzent ration in einem bestimmten Bereich in einer radialen Rich tung, wie an der inneren und der äußeren Umkehrstelle R_I bzw. R_O, unterbunden werden. Des weiteren kann ein Knicken der Gas-Sperrschicht 52 vermieden werden.

Wenn sich bei der Speichermembran 50 das Mittelteil 51A wie derholt mit Bezug zum Öl-Anschlussstück 24 im Ansprechen auf Änderungen des Flüssigkeitsdrucks in der Flüssigkeits quelle bewegt, so kann folglich ein Konzentrieren der Span nung oder Beanspruchung in einem speziellen Bereich in ra dialer Richtung verhindert werden. Darüber hinaus kann ein Knicken der Gas-Sperrschicht 52 im gekrümmten Umkehrbereich 51C vermieden werden.

Selbst wenn die Gas-Sperrschicht 52 aus einem Harzmaterial mit geringer Elastizität gefertigt ist, kann folglich die Speichermembran 50 in geeigneter und angemessener Weise auf Änderungen im Flüssigkeitsdruck in der Flüssigkeitsquelle reagieren. Auf diese Weise erlangt die Speichermembran eine ausgezeichnete Beständigkeit sowie Haltbarkeit und eine lange Lebensdauer.

Durch die Erfindung wird somit eine Speichermembran für ei nen Speicher offenbart, die eine elastische Material schicht, eine an diese laminierte Gas-Sperrschicht und ein elastisches Befestigungsteil, das an einer Innenfläche ei nes peripheren Randstücks der elastischen Materiallage aus gebildet ist, so dass es an ein Gehäuse angepresst werden kann, wenn das Befestigungsteil mittels eines Halterungs elements am Gehäuse angebracht wird, umfasst. Eine Dicke der elastischen Materiallage vermindert sich in einem zwi schenliegenden Abschnitt von dieser und/oder vergrößert sich an einem gekrümmten Umkehrbereich der Materiallage.

Claims

1. Speichermembran (10; 30; 50) aus einer elastischen Materiallage (11; 31; 51) zum Trennen einer ersten Kammer (21a, 41a) von einer zweiten Kammer (21B, 41B), mit einem an einer Innenfläche eines Speichergehäuses (21; 41) anbringbaren peripheren Randbereich (11B; 31B; 51B), einem am Randbereich (11B, 31B, 51B) angeschlossenen gekrümmten Umkehrbereich (11C; 31C; 51C), einem Mittelteil (11A; 31A; 51A) sowie einem zwischen dem gekrümmten Umkehrbereich (11C, 31C, 51C) und dem Mittelteil (11A, 31A, 51A) liegenden Verbindungsabschnitt (11D; 31D), wobei
das Mittelteil (11A, 31A, 51A) und der Verbindungsabschnitt (11D, 31D) eine konvex- konkave Querschnittsform mit einer der ersten Kammer (21A, 41A) gegenüberliegenden konvexen Seite und einer der zweiten Kammer (21B, 41B) gegenüberliegenden konkaven Seite aufweisen, der gekrümmte Umkehrbereich (11C, 31C, 51C) eine konvex-konkave Querschnittsform mit einer der zweiten Kammer (21B, 41B) gegenüberliegenden konvexen Seite und einer der ersten Kammer (21A, 41A) gegenüberliegenden konkaven Seite aufweist und den Verbindungsabschnitt (11D, 31D) mit dem peripheren Randbereich (11B, 31B, 51B) verbindet, und die Membrandicke zwischen dem Mittelteil (11A, 31A, 51A) und dem peripheren Randbereich (11B, 31B, 51B) ungleichmäßig ist,
gekennzeichnet durch
eine an der elastischen Materiallage (11; 31; 51) laminierte Gas-Sperrschicht (12; 32; 52), wobei die Dicke der elastischen Materiallage (11, 31, 51) am gekrümmten Umkehrbereich (11C; 31C; 51) größer als ihre Dicke im Verbindungsabschnitt (11D; 31D) ist, so daß der Verbindungsabschnitt (11D, 31D) einen dünnen Bereich mit verminderter Steifigkeit aufweist, und der gekrümmte Umkehrbereich (11C, 31C, 51C) in einem solchen Maß dicker als der Verbindungsabschnitt (11D, 31D) ist, um eine Belastungskonzentration im gekrümmten Umkehrbereich (11C, 31C, 51C) bei einer Dehnung der elastischen Materiallage (11, 31, 51), insbesondere eine Dehnung der elastischen Materiallage (11, 31, 51) an ihrer der ersten Kammer (21A, 41A) gegenüberliegenden Fläche über die Bruchdehnungsgrenze der Gas-Sperrschicht (12, 32, 52) hinaus, zu vermeiden.

2. Speichermembran nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke des gekrümmten Umkehrbereichs (11C; 31C; 51C) am stärksten in seinem mittleren Bereich ist und in Richtung des Randbereichs (11B, 31B, 51B) und des Verbindungsabschnittes (11D, 31D) allmählich abnimmt.

3. Speichermembran nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke des Verbindungsabschnittes (11D; 31D) in der Nähe seiner mit dem Mittelteil (11A, 31A, 51A) und dem gekrümmten Umkehrbereich (11C, 31C, 51C) verbundenen Enden allmählich zunimmt.

4. Speichermembran nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die elastische Materiallage (11, 31, 51) eine erste, der ersten Kammer (21A, 41A) zugewandten Schicht und eine zweite, der zweiten Kammer (21B, 41B) zugewandten Schicht aufweist, zwischen denen die Gas- Sperrschicht (12; 32; 52) angeordnet ist, wobei im gekrümmten Umkehrbereich (11C, 31C, 51C) die Dicke der ersten Schicht größer ist als die Dicke der zweiten Schicht.

5. Speichermembran nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die elastische Materiallage (11; 31; 51) eine erste, der ersten Kammer (21A, 41A) zugewandten Schicht und eine zweite, der zweiten Kammer (21B, 41B) zugewandten Schicht aufweist, zwischen denen die Gas- Sperrschicht (12; 32; 52) angeordnet ist, wobei im gekrümmten Umkehrbereich (11C, 31C, 51C) die Dicke der zweiten Schicht im wesentlichen die gleiche als die Dicke der ersten Schicht ist.

6. Speicher mit einem Absperrglied (13; 33; 53), einem Speichergehäuse (21; 41) und einer Membran (10, 30, 50) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei ein peripherer Randbereich (11B, 31B, 51B) der Membran (10, 30, 50) an der inneren Oberfläche des Speichergehäuses (21, 41) befestigt ist und das Absperrglied (13; 33; 53) am Mittelteil (11A, 31A, 51A) der Membran (10, 30, 50) befestigt ist.

7. Speicher nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch eine innere Umkehrstelle des gekrümmten Umkehrbereichs (11C, 31C, 51C) in der Nähe der Verbindungsstelle des gekrümmten Umkehrbereichs (11C, 31C, 51C) mit dem Verbindungsabschnitt (11D; 31D) und eine äußere Umkehrstelle des gekrümmten Umkehrbereichs (11C, 31C, 51C) in der Nähe der Verbindungsstelle des gekrümmten Umkehrbereichs (11C, 31C, 51C) mit dem peripheren Randbereich (11B, 31B, 51B), wobei der gekrümmte Umkehrbereich (11C, 31C, 51C) größerer Dicke sich im wesentlichen zwischen der inneren Umkehrstelle und der äußeren Umkehrstelle erstreckt.

8. Speicher nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke des gekrümmten Umkehrbereichs (11C, 31C, 51C) an seinen Verbindungsstellen mit dem peripheren Randbereich (11B, 31B, 51B) und dem Verbindungsabschnitt (11D, 31D) allmählich abnimmt.