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Die
Erfindung betrifft eine Dämpfungsanordnung
für Systeme,
bei welchen ein Fluid aus einer Druckmittelquelle unter sich zumindest
fallweise rasch veränderndem
Druck in ein Leitungs-System zu entfernten Verbrauchern eingespeist
wird, ein fluidisches System mit zumindest einer Pumpe, einem Verbraucher,
beispielsweise einem Arbeitszylinder, und die Pumpe und den Verbraucher
verbindenden Leitungen, vorzugsweise dünnwandigen Leitungen, insbesonders
Schlauchleitungen, sowie eine Fluidpumpe, insbesonders Hydraulikpumpe,
vorzugsweise in Radialkolbenbauart.
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Bei
den eingangs beschriebenen Fluidsystemen, insbesonders Hydrauliksystemen
gehen beispielsweise von der Pumpe ausgehende Druckimpulse ungedämpft in
das nachfolgende System, d.h. über
Schläuche
und Leitungen in die Verbraucher, wie etwa Arbeitszylinder, und
weiter in die Tragestruktur des Hydrauliksystems, beispielsweise
in ein Fahrzeug, das hydraulisch betätigte Teile aufweist. Dabei
wird durch die Anbindung der Arbeitszylinder und des die Pumpe umfassenden
Hydraulikaggregates, insbesonders aber der Schläuche für die Hydraulikflüssigkeit,
oftmals die Karosserie zu Schwingungen angeregt. Dieses Problem
ist umso größer, je kleiner
bzw. je leichter die Komponenten gemacht werden, weil dadurch die
Druckimpulse immer unmittelbarer auf das Fahrzeug übertragen
werden und dies u.a. zu unerwünschten
Schallbelastungen führt.
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In
der
EP 0 393 688 A2 ist
ein hydraulisches Steuersystem beschrieben, bei welchem zur Dämpfung von
Druckfluktuationen eine Anordnung mit zwei parallelen Leitungen
und darin eingesetzten, gegensinnig orientierten Rückschlagventilen
vorgesehen ist. Diese Anordnung ist jedoch auf der den Verbrauchern,
d.h. der Last, entgegengesetzten Seite der Druckquelle vorgesehen
und weist keinerlei Einrichtungen zur Einstellung einer bestimmten
Strömungsgeschwindigkeit
oder -charakteristik auf.
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Zwar
weist die hydraulische Steuervorrichtung der
EP 0 503 266 A1 eine derartige
Einrichtung in Form einer Dämpfdrossel
auf, jedoch ist diese in einer dritten Leitung vorgesehen, welche
zu zwei parallelen Leitungen mit gegensinnig orientierten Rückschlagventilen
ebenfalls parallel angelegt ist.
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Im
leckfreien Sperrventil der
De
85 10 560 U1 schließlich
ist eine nicht der Dämpfung
von Druckfluktuationen dienende Anordnung aus zwei parallelen Leitungen
mit gegensinnig orientierten Rückschlagventilen
mit jeweils einer vorgeschalteten Drossel pro Ventil in der Steuerleitung
des Brems-Sperrventils vorgesehen, wobei zusätzlich noch vor dieser Anordnung
ein Filterelement eingeschoben ist.
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Die
DE 195 25 949 A1 betrifft
eine Einrichtung zur Dämpfung
von Schwingungen in hydraulisch betätigten Fahrzeugreibungskupplungen.
Diese sind mit einem Geberzylinder versehen, in welchem ein hydraulischer
Druck über
ein manuell zu betätigendes
Kupplungspedal auslösbar
ist, wobei der Druck mittels eines Druckmittels über eine Druckmittelleitung
auf einen mit der Reibungskupplung in Verbindung stehenden Nehmerzylinder übertragbar
ist und die Druckmittelleitung ein Dämpfungsglied enthält, in das
ein Ventilelement integriert ist. Weiter ist ein Dämpfungsglied
vorgesehen, dessen Ventilelement eine dem Öffnungsdruck zugeordnete Ventilfläche aufweist,
die kleiner ist als eine einen Durchflußwiderstand bestimmende Ventilfläche.
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Es
war daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Dämpfungsanordnung
zu konstruieren, welche eine Dämpfung
der Druckimpulse im System bewirkt und dadurch selbst bei sehr kompakten
und leicht gebauten Komponenten eine wirksame Reduzierung der Schwingungsanregungen
und -übertragung
in die Tragestruktur der Komponenten gewährleistet. Weiters soll mit
der erfindungsgemäßen Anordnung
ein Schutz der Komponenten des Systems vor unerwünscht hohen Druckimpulsen gegeben
sein. Eine weitere Aufgabe der Erfindung war weiters die Verbesserung
eines Fluidsystems sowie einer Fluidpumpe in diesem Sinn.
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Diese
Aufgabe wird durch eine Dämpfungsanordnung
mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 oder einem Fluidischen
System mit den Merkmalen des Patentanspruches 4 oder einer Fluidpumpe
mit den Merkmalen eines der Patenansprüche 5 oder 6 gelöst.
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Zur
Lösung
ist erfindungsgemäß vorgesehen,
daß hinter
einem einzelnen Eingangsanschluß der
Dämpfungsanordnung
eine Verzweigung in zwei parallele Leitungen vorgesehen ist, in
welchen gegensinnig zueinander angeordnete Rückschlagventile eingesetzt
sind, wobei vor einem einzelnen Ausgangsanschluß der Dämpfungsanordnung eine Zusammenführung der
beiden parallelen Leitungen vorgesehen ist, und zwischen der Zusammenführung der
parallelen Leitungen und dem Ausgangsanschluß ein Drosselelement eingesetzt
ist. Die beiden in entgegengesetzte Richtung wirkenden Rückschlagventile
verursachen eine Rückwirkung
der Druckimpulse beider paralleler Leitungen in einer Stärke und
als Druckerhöhung
bzw. -verminderung bis zu jenem Punkt, an welchem beide Leitungen wieder
zusammenlaufen, sei es nun vor oder hinter der Dämpfungsanordnung abhängig davon,
von wo der Druckimpuls herrührt. Über die
geeignete – und an
die Verhältnisse
im jeweiligen System angepaßte – Wahl der
Abstände
der Rückschlag ventile
zueinander und zu den vor- und nachfolgenden Leitungs-Verzweigungen
und/oder die Auslegung dieser Rückschlagventile
bezüglich
Durchmesser, Federbelastung geometrischer Ausgestaltung, usw. kann
der Fachmann für
jeden spezifischen Fall eine optimale Dämpfung der Druckimpulse hinter
der Anordnung einstellen. Durch die Aufspaltung in die beiden parallelen
Leitungen hinter dem Eingangsanschluss der Dämpfungsanordnung ist eine genau
vorgegebene Länge
von der Verzweigungsstelle zu den beiden Rückschlagventilen und damit
die genaue Abstimmungsmöglichkeit
der relevanten Längen
der Dämpfungsanordnung
gegeben. Um diese genaue Abstimmungsmöglichkeit der Dämpfungsanordnung
auch in der Gegenrichtung zu gewährleisten,
ist auch vor dem einzelnen Ausgangsanschluss der Dämpfungsanordnung
eine Zusammenführung
der beiden parallelen Leitungen vorgesehen. Zur Einstellung der
gewünschten
Strömungscharakteristik
und -geschwindigkeit dient das hinter der Zusammenführung der parallelen
Leitungen und noch vor dem Ausgangsanschluss eingesetzte Drosselelement,
wobei die Kombination aller genannten Bauteile der Anordnung in einer
Anordnung die optimale Abstimmung untereinander gewährleistet.
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Gemäß einer
vorteilhaften Ausführungsform ist
dabei als Drosselelement eine Düse
vorgesehen.
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Gemäß einem
weiteren Merkmal der Erfindung sind vorteilhafterweise die parallelen
Leitungen und die Montagesitze für
die Rückschlagventile
und allenfalls das Drosselelement als Bohrungen in einem starren
Gehäuseblock
hergestellt. Damit werden unerwünschte
Beeinflussungen der Dämpfungscharakteristik
durch Bewegungen oder Querschnittsveränderungen der Leitungen zwischen
den Leitungsverzweigungen und/oder den Rückschlagventilen vermieden.
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Das
erfindungsgemäße fluidische
System ist zur Lösung
der gestellten Aufgabe gekennzeichnet durch eine zwischen dem Arbeitsanschluss
der Pumpe und dem Verbraucher eingesetzte Dämpfungsanordnung nach einem
der vorhergehenden Absätze. Durch
die erfindungsgemäß eingesetzte
Dämpfungsanordnung
können
von der Pumpe ausgehende Druckimpulse abgedämpft oder sogar vollständig ausgelöscht werden,
so dass sie nicht in das nachfolgende System gelangen. Damit sind
sowohl mechanische Belastungen der Sys temkomponenten als auch die Geräuschentstehung
aufgrund von Schwingungsanregungen zumindest vermindert bzw. im
optimal abgestimmten System gänzlich
verhindert.
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Um
in einfacher Weise die Dämpfungseigenschaften
auch nachträglich
an Änderungen
im System oder an Systemkomponenten anpassen zu können, beispielsweise
an einen Austausch von Systemkomponenten, ist gemäß einem
weiteren Merkmal der Erfindung vorgesehen, dass hinter dem Arbeitsanschluss
eine Dämpfungsanordnung
wie oben beschrieben extern angekoppelt ist. Auch bei der Herstellung
ist diese Ausführungsform
vorteilhaft, weil vorgefertigte Dämpfungsanordnungen als komplette Einheiten
in das System einfach und rasch integriert werden können, ebenso
wie für
Wartungszwecke, für welche
die Dämpfungsanordnung
separat aus dem System genommen und extern gewartet oder als separater
Teil ausgetauscht werden kann.
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Andererseits
bietet eine Fluidpumpe, insbesonders Hydraulikpumpe, vorzugsweise
in Radialkolbenbauart, welche dadurch gekennzeichnet ist, dass in
ihrem Inneren vor dem Arbeitsanschluss eine Dämpfungsanordnung nach einem
der obigen Absätze
vorgesehen ist, andere Vorteile. So kann diese Pumpe anstelle herkömmlicher
Pumpen verwendet werden, auch in bestehende System eingesetzt werden,
ohne dass weitere Änderungen
am System oder dessen anderen Komponenten, insbesonders den Leitungen,
vorgenommen werden müssen.
Auch muss kein zusätzlicher
Einbauraum für
die Dämpfungsanordnung
vorhanden sein, was speziell bei platzsparend aufgebauten Systemen,
beispielsweise den hydraulischen Anlagen in Kraftfahrzeugen, besonders
wichtig ist. Bezüglich
der Dämpfungseigenschaften
ist von Vorteil, dass damit die relevanten Weglängen genau definiert und optimal
auf die jeweilige Pumpe abgestimmt vorgegeben werden können.
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Wenn
in vorteilhafter Weise die Dämpfungsanordnung
dabei in die Fluidpumpe baulich integriert ist, d.h. die Leitungen
der Dämpfungsanordnung
und die Montagesitze für
die Rückschlagventile
und allenfalls das Drosselelement als Bohrungen im starren Gehäuseblock
der Pumpe hergestellt sind, ergibt das eine herstellungsmäßig und
in der Handhabung besonders einfache Ausführungsform. Gleichzeitig damit
werden unerwünschte
Beeinflus sungen der optimal auf die jeweilige Pumpe und allenfalls
auch das nachgeordnete System abgestimmten Dämpfungscharakteristik durch
Bewegungen oder Querschnittsveränderungen
der Leitungen zwischen den Leitungsverzweigungen und/oder den Rückschlagventilen
der Dämpfungsanordnung
vermieden.
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In
der nachfolgenden Beschreibung soll die Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen
einer speziellen Ausführungsform
näher erläutert werden.
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Dabei
zeigt die 1 eine schematische perspektivische
Darstellung einer erfindungsgemäßen Dämpfungsanordnung
als eigener Bauteil, 2 ist eine Vorderansicht aus
Richtung X in 1, 3 ist ein
horizontaler Schnitt entlang der Linie A-A der 2 und 4 ist
ein horizontaler Schnitt entlang der Linie B-B der 2.
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In
einem Gehäuse 1,
das beispielsweise in einer Hydraulikpumpe integriert sein kann
oder außen
an diese angeschlossen werden kann, ist ein Eingangsanschluss 2 vorgesehen,
von welchem eine Passage 3 weiter ins Innere des Gehäuses 1 führt. Diese
Passage 3 ist, wie auch die nachfolgend beschriebenen Leitungsabschnitte
der Dämpfungsanordnung,
durch eine gerade Bohrung im Gehäuse 1 gebildet.
Am Ende der geraden Bohrung für
die Passage 3 verzweigt diese in einer im wesentlichen
T-förmigen
Verzweigungsstelle 4 in zwei fluidtechnisch gesehen parallele
Leitungsabschnitte 5, 6, welche durch eine ebenfalls
vorzugsweise gerade Bohrung im Gehäuse 1 gebildet werden,
die senkrecht auf die Bohrung für
die Passage 3 orientiert ist. Von dieser Bohrung der Leitungsabschnitte 5, 6 gehen
wieder senkrecht dazu – und
vorzugsweise auch senkrecht zur Passage 3 – die Leitungsabschnitte 7 bzw. 8 aus, wieder
durch im wesentlichen gerade Bohrungen realisiert.
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In
diesen Leitungsabschnitten 7, 8 sind nun die Rückschlagventile 9, 10 eingesetzt.
Eines der beiden vorzugsweise federbelasteten Rückschlagventile 10 sperrt
in Richtung zum Eingangsanschluss 2 und ist in Richtung
zum Ausgangsanschluss 11 hin durchgängig, während das parallele zweite
Rückschlagventil 9 in
Richtung zum Eingangsanschluss 2 hin durchgängig ist
und in Richtung zum Ausgangsanschluss 11 hin sperrt.
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Von
den Rückschlagventilen 9, 10 verlaufen die
Leitungsabschnitte 7 und 8 noch ein Stück gerade weiter,
bis sie wieder vorzugsweise rechtwinkelig in einen vorzugsweise
wieder durch eine gerade Bohrung gebildeten Leitungsabschnitt 12 übergehen
und einander in der Stelle 13 der Zusammenführung treffen.
Von dieser Zusammenführungsstelle 13 geht wieder
senkrecht zu den Leitungsabschnitten 7, 8 und
vorzugsweise auch 12, d.h. im wesentlichen parallel zur
Passage 3 eine Passage 14 aus und geht rechtwinkelig
in eine Passage 15 über,
die vorzugsweise wieder eine gerade Bohrung ist, welche im wesentlichen
parallel zu den Leitungsabschnitten 7, 8 bis schließlich hin
zum Ausgangsanschluss 11 verläuft. Eine Düse 16 oder ein gleichartig
wirkendes Drosselelement ist vorteilhafterweise noch in die Passage 15 eingesetzt.
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Durch
eine vom Fachmann aufgrund der jeweiligen Anforderungen auszulegende
Kombination aus Kraft der Schließfedern der Rückschlagventile 9, 10,
den jeweiligen Ventilquerschnitten und der Leitungsanordnung und
den Leitungslängen
kann eine weitestgehende Dämpfung,
im optimalen Fall sogar eine vollständige Auslöschung der Druckpulsationen im
System erreicht werden.
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Alle
der Bohrungen für
die Passagen und Leitungsabschnitte sind durch herkömmliche
Stopfen 17 bzw. Schraubverschlüsse 18 abgedichtet
verschlossen bzw. für
Austausch oder Wartung der Rückschlagventile 9, 10 oder
Austausch von deren Komponenten, beispielsweise zur Anpassung oder Abstimmung
der Dämpfungsanordnung, öffenbar und
wieder dicht verschließbar.
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Vorzugsweise
ist die oben beschriebene Dämpfungsanordnung
in ein fluidisches System, insbesonders ein hydraulisches System,
mit zumindest einer Pumpe, einem Verbraucher, beispielsweise einem
Arbeitszylinder, und die Pumpe und den Verbraucher verbindenden
Leitungen, vorzugsweise dünnwandigen
Leitungen, insbesonders Schlauchleitungen, eingesetzt. Der bevorzugte
Einsatz ist bei hydraulischen Anlagen in Kraftfahrzeugen gegeben,
bei welchen die Vorteile der Pulsationsdämpfung besonders zum Tragen
kommen und trotz leichter und kompakter Bauweise die normalerweise
durch Schwingungsanregung der Karosserie gegebene Geräuschbelastung
wesentlich vermindern. Dazu ist die Dämpfungsanordnung wie oben beschrieben
zwischen dem Arbeitsanschluss der Pumpe und dem Verbraucher eingesetzt.
Sie kann entweder, allenfalls auch über eine flexible oder starre
Verbindungsleitung, welche dann in die Dämpfungscharakteristik mit einbezogen
wird, hinter dem Arbeitsanschluss der Fluidpumpe extern angekoppelt
oder auch im Inneren der Pumpe vor dem Arbeitsanschluss vorgesehen
sein. In letzterem Fall ist die Dämpfungsanordnung vorteilhafterweise
gleich baulich in die Pumpe integriert, wobei vorzugsweise die Leitungen
der Dämpfungsanordnung
und die Montagesitze für
die Rückschlagventile
und allenfalls das Drosselelement als Bohrungen im starren Gehäuseblock
der Pumpe hergestellt sind.