DE10108180A1

DE10108180A1 - Anschlussleitung für eine hydraulische Anlage

Info

Publication number: DE10108180A1
Application number: DE2001108180
Authority: DE
Inventors: Thomas Ries
Original assignee: ZF Sachs AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2001-02-21
Filing date: 2001-02-21
Publication date: 2002-09-12

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Rohr aus thermoplastischem Kunststoff mit Beimengungen, die auf eine Bestrahlung reagieren und eine Vernetzung im molekularen Aufbau des thermoplastischen Kunststoffes herbei führen, wodurch sich die Materialeigenschaften vorteilhaft hinsichtlich der Materialfestigkeit im Hochtemperaturbereich und hinsichtlich der Vibrationsdämpfung bei der Verwendung im Kraftfahrzeug vorteilhaft auswirken.

Description

Die Erfindung betrifft eine Druckleitung für eine hydraulische Anlage in einem Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Mit der deutschen Patentanmeldung DE 199 12 352.7 ist eine Anschlussleitung für eine hydraulische Kupplung eines Kraftfahrzeuges bekannt geworden, die ein Rohrstück aus biegsamen Kunststoffmaterial mit weitgehend einheitlichem Innen durchmesser aufweist. Es handelt sich dort insbesondere um die Verbindung eines Geberzylinders mit einem Ausgleichsbehälter, wobei das Rohrstück derart gestaltet ist, dass Luftblasen eines Hydraulikfluids auch bei einer geringfügigen Neigung des Rohrstücks entlang seiner Innenseite wandern und nach oben zum Ausgleichs behälter abgeführt werden können. Das Rohr ist thermisch verformt und muss - wenn auch vorübergehend - einen hohen Berstdruck bei der Befüllung der hydraulischen Anlage aushalten.

Gemäß dem heute gängigen Stand der Technik wird bei Druckleitungen die Stahl/Gummibauweise bevorzugt. Das bedeutet, dass jeweils Geber- und Nehmer zylinder mit Stahlrohranschlüssen versehen sind, die durch einen Gummischlauch bei der Montage im Kraftfahrzeug verbunden werden. Dieser kompensiert die unterschiedlichen Bewegungen von Motor und Karosserie durch seine elastischen Eigenschaften, weist aber pulsationsdämpfende Eigenschaften auf, die nicht mehr tolerierbare Wegverluste an einem Pedal zur Betätigung der Kupplung aufweisen.

Neuere Lösungen bestehen aus einem extrudierten Kunststoffrohr mit fest angebundenen Verbindungsteilen zu den dort angrenzenden Komponenten. Auch hier wird die Beweglichkeit des Motors relativ zur Karosserie durch die Elastizität und die Leitungsführung des Kunststoffrohres ermöglicht. Die Kunststoffleitungen bieten deutliche Kostenvorteile gegenüber der Stahl/Gummi-Ausführung, kommen aber mit ihren Festigkeitswerten im Hochtemperaturbereich, besonders an Stellen mit hoher Wärmeabstrahlung und speziell in Auspuffnähe im Kraftfahrzeug an ihre Grenzen.

Es erweist sich somit für die herkömmlichen Kunststoffleitungen als nachteilhaft, dass im Kraftfahrzeug in den Zonen hoher Temperaturbelastung kostenintensive Sondermaßnahmen wie Abschirmbleche o. ä. erforderlich werden. Alternativ könnte man diese Zonen durch aufwendige Leitungsverlegungen umgehen. In jedem Falle aber ist mit zusätzlichem Aufwand zu rechnen, der das Kraftfahrzeug verteuert. Schließlich sind Einschränkungen bei den Berstdruckanforderungen hinzunehmen, die die Grenzen beim Durchmesser und bei der Wanddicke des Rohres betreffen.

Bei der Verwendung von Stahl/Gummi-Leitungen ist die fahrzeugspezifische Abstimmung hinsichtlich der Pulsationsdämpfung durch eine beschränkte Anzahl von Gummimaterialien unterschiedlicher Härte nur in engeren Grenzen möglich.

Es ergibt sich somit als Aufgabe für diese Erfindung, eine Druckleitung aus Kunststoffrohr zu schaffen und deren Festigkeitswerte im Hochtemperaturbereich speziell an den thermischen Problemzonen im Kraftfahrzeug zu erhöhen, ohne auf die Vorteile der bisherigen Kunststoffrohrleitungen zu verzichten.

Die Lösung der Aufgabe ist in den kennzeichnenden Teilen der Ansprüche 1 und 6 dargestellt. Ausgestaltungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen. Anhand einer Skizze und einer Zeichnung wird der Erfindungsgedanke erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 Ein Rohr mit Anschlussteilen zwischen einem Geber- und einem Nehmerzylinder in Skizzenform;

Fig. 2 das Rohr mit den Anschlussteilen in einer kraftfahrzeugspezifischen Einbauausführung.

Die Fig. 1 stellt schematisch eine hydraulische Anlage, bestehend aus einem Geberzylinder 1 und einem Nehmerzylinder 2 mit einem Ausgleichsbehälter 3 und einer Kupplung 4 dar, wobei der Geberzylinder 1 mit dem Nehmerzylinder 2 über ein Rohr 5 und der Geberzylinder 1 mit einem Ausgleichsbehälter 3 ebenfalls über ein Rohr 5 verbunden ist.

Aus Fig. 2 ist das Rohr in wahrer Größe für den Einbau in ein bestimmtes Kraftfahrzeug zu entnehmen, welches an beiden Enden Verbindungsteile 6 aufweist, mit denen sie an dem Geberzylinder 1 bzw. dem Nehmerzylinder 2 anschließbar ist.

Der Erfindungsgedanke zur Herstellung eines Rohres 5 gemäß den Fig. 1 und 2 liegt darin, dass dieses Rohr 5 aus einem Kunststoffmaterial besteht, welches eine deutlich verbesserte Temperaturbeständigkeit aufweist, da die Verlegung im Kraftfahrzeug aus Platzgründen immer schwieriger wird und es bisweilen nicht zu vermeiden ist, dass das Rohr 5 an Motorteilen vorbeigeführt werden muss, von denen eine große Wärmeabstrahlung ausgeht. Da Kunststoffe der herkömmlichen Art eine nur eingeschränkte Temperaturbeständigkeit aufweisen, kann es vor kommen, dass unter ungünstigen Bedingungen ein Schaden an der hydraulischen Anlage durch Bersten oder Aufweiten des Rohres 5 entsteht.

Aus anderen technischen Bereichen, insbesondere aus der Medizin ist bekannt, dass Kunststoffe durch eine Strahlenvernetzung im Hochtemperaturbereich deutlich höhere Festigkeitswerte aufweisen können. Es wird daher vorgeschlagen, die Schmelze des zu extrudierenden Rohres 5 bei seiner Produktion mit einem Vernetzungsmittel zu versehen, welches sich gleichmäßig im Material des Kunststoffes verteilt und somit an allen Stellen des extrudierten und fertig gestellten Rohres 5 vorhanden ist. Eine Bestrahlung mit Beta- oder Gammastrahlung sorgt für eine Veränderung des molekularen Aufbaus des Kunststoffes in der Weise, dass eine zusätzliche Vernetzung der Moleküle auftritt und den Bereich des Überganges vom festen Körper zum flüssigen Körper vergrößert. Die Festigkeitswerte im Hoch temperaturbereich werden also gegenüber dem nichtstrahlenvernetzten Material in Abhängigkeit des Vernetzungsgrades erhöht. Dieser Vernetzungsgrad ist abhängig von der Art und vom Anteil des Vernetzungsmittels im Kunststoffmaterial, von der Art der Strahlung, nämlich Beta- oder Gammastrahlung sowie von der Strahlungs energie der Bestrahlung, welche auf das jeweilige Vernetzungsmittel in dem zu produzierenden Rohr 5 einwirkt.

Rohre 5 mit verbesserten Festigkeitswerten im Hochtemperaturbereich können auch nach der bekannten Füllung mit Glasfasern hergestellt werden, wodurch jedoch die Materialeigenschaften des Kunststoffes erhalten bleiben. Nicht desto weniger gehört die Füllung mit Glasfaser zum Erfindungsgedanken in sofern, als zu der Beimengung mit Vernetzungsmitteln auch eine solche zusätzlich mit Glasfasern denkbar ist.

Durch die Strahlenvernetzung werden die Materialeigenschaften des thermo plastischen Kunststoffes verändert, was u. a. dazu führt, dass kein Schmelzpunkt im ursprünglichen Sinne mehr vorliegt. Außerdem wird die Volumensaufnahme insbesondere bei hohen Temperaturen reduziert, wodurch die Volumensverhältnisse für das Hydraulikfluid konstanter werden, was für eine entsprechende Anpassung der Systemübersetzung, beispielsweise in einem Kupplungsbetätigungssystem zur Reduzierung der Pedalkraft bzw. des Pedalweges genutzt werden kann.

Schließlich kann das Rohr 5 in Meterware zur Darstellung des fahrzeugspezifischen Leitungsverlaufes dadurch vereinfacht werden, dass das Rohr 5 gezielt bei deutlich höheren Temperaturen, nämlich oberhalb des ehemaligen Schmelzpunktes in den weicheren Zustand gebracht wird und somit einfacher verformt werden kann, als bei konventionellen Kunststoffleitungen, welche bei Aufbringen einer solchen Temperatur bereits schmelzen würden.

Die Materialeigenschaften von strahlenvernetzten Kunststoffrohren verändern sich auch vorteilhaft hinsichtlich der Dämpfung von Vibrationen, wobei die Anforderungen an das Rohr auf den Anwendungsfall im Kraftfahrzeug speziell durch die Einstellung des Vernetzungsgrades optimiert werden können.

Es hat sich gezeigt, dass bei der Herstellung von Rohren 5 mit den vorbeschrie benen Vorteilen hinsichtlich der Verbesserung der Materialeigenschaften im Hochtemperaturbereich und für die Vibrationsdämpfung und nicht zuletzt unter Berücksichtigung der Herstellkosten das folgende Verfahren zur Herstellung eines Rohres 5 zwischen einem Geberzylinder 1 und einem Nehmerzylinder 2 aus thermoplastischem Kunststoff mit erhöhter Temperaturbeständigkeit durch Beimen gungen, die auf die Bestrahlung reagieren und eine Vernetzung im molekularen Aufbau des thermoplastischen Kunststoffes herbeiführen, mit den folgenden Verfahrensschritten bewährt hat:

- Bereitstellung einer extrusionsfähigen Schmelze in einer Extrudiermaschine.
- Beimengen eines Vernetzungsmittels.
- Extrusion des Rohres als Meterware, alternativ Spritzen als Formspritzteil.
- Bestrahlen.
- Ablängung des Rohres 5.
- Anspritzen von Verbindungselementen.
- Thermische Formgebung des Rohres 5 nach den Erfordernissen des Einbaus zwischen dem Geberzylinder 1 und dem Nehmerzylinder 2 im Kraftfahrzeug.

Das vorbeschriebene Verfahren legt den Arbeitsgang "Bestrahlung" sofort nach der Extrusion des Rohres 5 fest, was durch eine Koppelung der Strahlenmaschine mit der Extrudiermaschine den Fertigungsprozess zwar erleichtern, die anschließende thermische Verformung jedoch erschweren kann, besonders dann, wenn scharfe Biegungen vom Einbau her erforderlich sind. Für derart geformte Teile hat es sich als zweckmäßig erwiesen, die Bestrahlung mit einer Teilchenstrahlung als letzten Verfahrensschritt bei der Herstellung des Rohres 5 vor zu sehen, um vorher das Kunststoffmaterial ohne Strahlenvernetzung einwandfrei und maßhaltig thermisch verformen zu können.

Bezugszeichenliste

1

Geberzylinder

2

Nehmerzylinder

3

Ausgleichsbehälter

4

Kupplung

5

Rohr

6

Verbindungsteil

Claims

1. Druckleitung für eine hydraulische Anlage, insbesondere für die Verbindung eines Geberzylinders mit einem Nehmerzylinder, alternativ mit einem Ausgleichsbehälter, zur hydraulischen Betätigung einer Kupplung oder Bremse eines Kraftfahrzeuges, bestehend aus einem Rohr, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr (5) aus einem thermoplastischem Kunststoff mit Beimengungen besteht, die die Materialeigenschaften dieses thermo plastischen Kunststoffes, insbesondere hinsichtlich der Erhöhung seiner Temperaturbeständigkeit verändern.

2. Druckleitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Beimengungen aus einem Vernetzungsmittel bestehen, welches auf eine Bestrahlung reagiert und im molekularen Aufbau des thermoplastischen Kunststoffes eine zusätzliche Vernetzung herbeiführt.

3. Druckleitung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlenvernetzung durch Beta- oder Gammastrahlung bewirkt wird.

4. Druckleitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr (5) als Kunststoffmeterware gefertigt ist.

5. Druckleitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr (5) als Formspritzteil ausgeführt ist.

6. Verfahren zur Herstellung eines Rohres (5) zwischen einem Geberzylinder (1) und einem Nehmerzylinder (2) aus thermoplastischem Kunststoff mit erhöhter Temperaturbeständigkeit durch Beimengungen, die auf die Bestrahlung mit Teilchenstrahlung reagieren und eine Vernetzung im molekularen Aufbau des thermoplastischen Kunststoffes herbeiführen, gekennzeichnet durch die folgenden Verfahrensschritte:

- Bereitstellung einer extrusionsfähigen Schmelze in einer Extrudiermaschine.
- Beimengen eines Vernetzungsmittels.
- Extrusion des Rohres als Meterware, alternativ Spritzen als Formspritzteil.
- Bestrahlen.
- Ablängung des Rohres (5).
- Anspritzen von Verbindungselementen.
- Thermische Formgebung des Rohres (5) nach den Erfordernissen des Einbaues zwischen dem Geberzylinder (1) und dem Nehmerzylinder (2) im Kraftfahrzeug.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Bestrahlung als letzter Verfahrensschritt bei der Herstellung des Rohres (5), nämlich nach der thermischen Formgebung vorgenommen wird.

8. Druckleitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das thermoplastische Kunststoffmaterial des Rohres (5) zusätzlich oder alternativ mit Stützfasern aus Karbon, Glas o. ä. gefüllt ist.