DE102004045100A1

DE102004045100A1 - Dämpfungseinrichtung

Info

Publication number: DE102004045100A1
Application number: DE200410045100
Authority: DE
Inventors: Michael Schilling; Dirk Stolze; Thorsten Bojarra
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2004-09-17
Filing date: 2004-09-17
Publication date: 2006-03-23

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Dämpfungseinrichtung zur Dämpfung von Druckschwingungen in einem Hydrauliksystem zur Kupplungsbetätigung eines Kraftfahrzeugs, bestehend aus mindestens einer mit Fluid gefüllten Hydraulikleitung, einem mit dem Kupplungspedal (1) verbundenen Geberzylinder (2) sowie einem mit einem Ausrückmittel (6) einer Kupplung (7) verbundenen Nehmerzylinder (5), wobei die Dämpfungseinrichtung zumindest ein einteiliges Gehäuse (412) mit einem Arbeitsraum umfasst, welcher ein vom Fluid verschiebbaren Kolben aufnimmt, und mit der Hydraulikleitung (3) verbunden ist. Die Dämpfungseinrichtung soll für einen größeren Bereich der Anregungsfrequenzen einsetzbar und erweiterbar sein, obwohl für unterschiedliche Fahrzeugmodelle ein einheitliches Gehäuse der Dämpfungseinrichtung Verwendung findet. Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass der bewegliche Kolben (41; 410) durch zwei Federmittel (42, 43; 420, 430) im Arbeitsraum positionierbar ist, wobei sich die Federmittel axial jeweils an einer Deckenwandung (44) und Bodenwandung (45) abstützen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Dämpfungseinrichtung zur Dämpfung von Druckschwingungen in einem Hydrauliksystem zur Kupplungsbetätigung eines Kraftfahrzeugs, bestehend aus mindestens einer mit Fluid gefüllten Hydraulikleitung, einem mit dem Kupplungspedal verbundenen Geberzylinder sowie einem mit einem Ausrückmittel einer Kupplung verbundenen Nehmerzylinder, wobei die Dämpfungseinrichtung zumindest ein einteiliges Gehäuse mit einem Arbeitsraum umfasst, welcher ein vom Fluid axial verschiebbaren Kolben aufnimmt, und mit der Hydraulikleitung verbunden ist. Die Dämpfungseinrichtung ermöglicht es, die von der Verbrennungsmaschine eines Kraftfahrzeugs in dem Hydrauliksystem der Kupplungsbetätigung angeregten Druckschwingungen zu dämpfen.
Im Stand der Technik sind verschiedene Möglichkeiten zur Dämpfung von Druckschwingungen in einem hydraulischen System einer Kupplungsbetätigung bekannt geworden. Durch den Einsatz hydraulischer Drosseln oder Blenden in der Hydraulikleitung ist es möglich, den Strömungswiderstand zu erhöhen, um den Schwingungen der Hydraulikflüssigkeit einen ausreichenden Widerstand entgegenzusetzen.

Es ist nach der DE 29 38 799 A eine hydraulische Dämpfungseinrichtung für eine Kupplungsbetätigung bekannt, die in einer Hydraulikleitung zwischen dem Geber- und Nehmerzylinder eingesetzt ist zur Dämpfung von Druckschwingungen im hydraulischen System der Kupplungsbetätigung. Im Gehäuse der dortigen Dämpfungseinrichtung ist ein verschiebbarer Kolben eingesetzt, der einerseits vom Druckmittel beaufschlagt ist und andererseits an einem Federmittel anliegt. Diese Dämpfungseinrichtung arbeitet nach dem Prinzip eines in die Druckleitung eingesetzten Ausdehnungselements, welches das durch Druckschwingungen verdrängte Fluidvolumen durch Verschieben des Kolbens aufnimmt und bei einem Druckabfall wieder zurückstellt. Diese Lösung hat einerseits nur eine mäßige Dämpfungswirkung, andererseits ist der Wirkungsgrad des hydraulischen Ausrücksystems verschlechtert, da bei der jeweiligen Druckerhöhung entsprechende Volumina des Fluids aus dem Hydrauliksystem zeitweise entnommen und rückgeführt werden.

Nachteilig ist, dass bereits bei statischem Druck im Fluid der Hydraulikleitungen die Dämpfungseinrichtung beansprucht wird.

Die Lösung nach dem Stand der Technik ist in ihrer Wirkung auch eingeschränkt auf eine bestimmte Anregungsfrequenz.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Dämpfungseinrichtung zu schaffen, die zur Optimierung der Dämpfungswirkung für einen größeren Bereich der Anregungsfrequenzen (Drehzahlen) erweiterbar ist und andererseits durch ausschliesslich konstruktiv einfache Bauteile eine einfache Bauweise ermöglicht.

Die Aufgabe wird gelöst durch die gekennzeichneten Merkmale des Anspruch 1.

Die Dämpfungseinrichtung ist in einer Hydraulikleitung zwischen Geber- und Nehmerzylinder angeschlossen, wobei der Geberzylinder mit dem Kupplungspedal in bekannter Weise verbunden ist. Der Anschluss der Dämpfungseinrichtung erfolgt parallel zu der bestehenden Hydraulikleitung und bildet einen By-Pass.

Die Dämpfungseinrichtung wird gebildet aus einem im wesentlichen rohrförmigen Gehäuse, welches im einfachsten Falle zylinderförmig mit einer Boden- und Deckwandung ausgebildet ist. Die in axialer Richtung liegende Boden- und Deckwandung besitzen je eine Öffnung, die mit je einem Leitungsanschluss an die bestehende Hydraulikleitung angeschlossen sind, so dass die Dämpfungseinrichtung für einen begrenzten Abschnitt der Hydraulikleitung parallel zu dieser angeordnet ist.

Innerhalb des Gehäuses der Dämpfungseinrichtung befindet sich ein in axialer Richtung bewegbarer Kolben, welcher beidseitig durch je ein Federmittel gegenüber der Deck- und Bodenwandung abgestützt ist. Im unbelasteten Zustand befindet sich der Kolben in einer Neutralstellung im Arbeitsraum des Gehäuses. Beide Federmittel sind unter einer Vorspannung angeordnet und halten den Kolben bei fehlender Druckschwankung in der Neutralstellung. Bei einem statischen Druck in der Hydraulikleitung erfolgt keine Bewegung des Kolbens der Dämpfungseinrichtung.

Infolge einer Druckschwankung kommt es zu einer axialen Bewegung des Kolbens, so dass das entspannende Federmittel infolge der Vorspannung auch stets am Kolben anliegt, so dass ein Federmittelspiel und damit Klappergeräusche vermieden werden. Das andere, komprimierte Federmittel nimmt die Druckenergie des Kolbens auf.

Die Dämpfungseinrichtung ermöglicht eine Dämpfung von Druckspitzen im Fluid durch Kraftwirkung auf ein Federmittel und Verdrängung von Fluid. Dabei wirkt die Druckspitze auf den Kolben im Arbeitsraum der Dämpfungseinrichtung, der beidseitig von Federn in einer ursprünglichen Neutralstellung gehalten wird, so dass sich der Kolben aus der Neutralstellung weg in axialer Richtung in eine andere Position bewegt. Eine solche Druckspitze im Fluid bewirkt über die Kolbenfläche eine Kraft, die eine der Federn elastisch verformt. Dieser Anteil der Kraft wird aus der Druckspitze abgezogen und in dem komprimierten Federmittel gespeichert. Der Anteil der in dem Federmittel gespeicherten Energie fehlt dann für die ungewollte Beschleunigung am Kupplungspedal. Die Folge ist eine Reduzierung der Schwingung. Die Wirkung der Dämpfung kann weiterhin verstärkt werden, wenn zusätzlich eine Drossel in die Hydraulikleitung eingebaut wird. Dadurch wird ein zu schneller Druckausgleich zwischen dem Eingang und Ausgang der Dämpfungseinrichtung vermieden. Die Dämpfungseinrichtung wirkt in beiden Flussrichtungen der Hydraulikleitung.

Die Dämpfungseinrichtung besitzt eine sehr einfache Bauweise und verwendet keine konstruktiv aufwendigen Bauteile.

Es besteht der Vorteil, dass die Dämpfungseinrichtung nur bei dynamischer Beanspruchung durch das Fluid arbeitet und auf ein zusätzliches Volumen zum bestehenden Gesamtvolumen der Dämpfungseinrichtung verzichtet.

Die einfache Bauweise der Dämpfungseinrichtung ermöglicht eine einfache und schnelle Austauschbarkeit von Bauteilen (Federmittel, Kolben) sowie eine Austauschbarkeit gegen Bauteile mit veränderten Parametern (Federmittel, Kolben) der Dämpfungseinrichtung, so dass einerseits der Einsatzbereich der Dämpfungseinrichtung erweiterbar bzw. optimierbar ist und andererseits für unterschiedliche Fahrzeugmodelle ein einheitliches Gehäuse der Dämpfungseinrichtung Verwendung finden kann.

Es ist möglich, das Einsatzspektrum der Däpfungseinrichtung zu verändern, d.h. die Federmittel bei Bedarf auszutauschen und somit auch Federmittel mit veränderten Federsteifigkeiten einzusetzen, wobei beide Federn die jeweils gleiche Federsteifigkeit besitzen sollten. Im Weiteren kann auch durch die Parameter Kolbendurchmesser und Kolbenmasse das Eigenschwingverhalten der Dämpfungseinrichtung beeinflusst werden. Durch Einfügen einer formschlüssig anliegenden Zwischenhülse in das Gehäuse der Dämpfungseinrichtung kann der wirksame Querschnitt des Gehäusevolumens reduziert werden. Entsprechend müssten ein neuer Kolben und neue Federmittel mit verändertem Durchmesser eingesetzt werden. Es ist somit auf einfache Weise möglich, das Übertragungsverhalten der Dämpfungseinrichtung zu beeinflussen.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels sowie dazugehöriger Zeichnungen erläutert. Dabei zeigen
1 Dämpfungseinrichtung in einem Hydrauliksystem von Geber- und Nehmerzylinder einer Kupplungsbetätigung eines Kraftfahrzeugs
2 Dämpfungseinrichtung mit Kolben und beidseitigem Federmittel bei zwei Leitungsanschlüssen
3 weiteres Ausführungsbeispiel einer Dämpfungseinrichtung mit nur einem Leitungsanschluss und einem Kolben mit Strömungskanal
1 zeigt ein Prinzipschema der Kupplungsbetätigung. Ein Kupplungspedal 1 ist mechanisch mit einem Geberzylinder 2 verbunden. Der Geberzylinder 2 ist mittels einer Hydraulikleitung 3 mit einem Nehmerzylinder 5 verbunden. In dieser Hydraulikleitung ist ein Fluid (Hydrauliköl) eingefüllt. Zu einem Leitungsabschnitt der Hydraulikleitung 3 ist parallel eine Dämpfungseinrichtung 4 angeschlossen, die ebenfalls mit dem Fluid in Verbindung steht. Der Nehmerzylinder 5 ist im weiteren mechanisch mit einem Ausrückmittel 6 einer Kupplung 7 verbunden.
Es ist beabsichtigt, mit der Dämpfungseinrichtung Schwingungen aus dem Bereich des Verbrennungsmotors eines Kraftfahrzeugs, welche in den Pfad des Fluids gelangen, vom Kupplungspedal im Wesentlichen fern zu halten. Das betrifft im Wesentlichen einen Bereich der Schwingungen von ca. 30 Hz bis etwa 300 Hz.
2 zeigt eine erfindungsgemässe Ausgestaltung der Dämpfungseinrichtung 4. Das Gehäuse 412 mit Deckwandung 44 und Bodenwandung 45 umschliesst einen Arbeitsraum, der mit Fluid gefüllt ist und einen axial verschiebbaren Kolben 41 und zwei Federmittel 42, 43 beinhaltet.
Der Kolben 41 ist beidseitig in axialer Richtung von den beiden Federmitteln 42, 43 abgestützt. Beide Federmittel halten im unbelasteten Zustand den Kolben in einer Neutralstellung im Arbeitsraum, wobei beide Federmittel in gleicher Weise unter Vorspannung sind. Jeweils in der Deckwandung 44 und der Bodenwandung 45 ist die Öffnung mit je einer Rohrleitungsverbindung 46, 47 mit der Hydraulikleitung 3 verbunden. Bei einer Druckschwankung im Druckfluid (Pfeilrichtung) herrscht an der Rohrleitungsverbindung 46 noch der Druck p_a und an der Rohrleitungsverbindung 47 der reduzierte Druck p_b.
Diese Dämpfungseinrichtung 4 hat den Vorteil, dass sie tatsächlich nur bei dynamischer Beanspruchung dämpft und zur Dämpfung keine zusätzliche Volumenvergrößerung der Dämpfungseinrichtung benutzt. Zur weiteren Unterstützung der Dämpfungswirkung kann eine Drossel 8 in der Hydraulikleitung 3 angeordnet sein.
3 zeigt eine weitere Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung. Die Dämpfungseinrichtung 40 ist nur über eine Rohrleitungsverbindung 48 mit der Hydraulikleitung 3 verbunden. In Analogie zu 2 ist ein Kolben 410 ebenso durch zwei vorgespannte Federmittel 420, 430 in einer Neutralstellung positioniert. Jedoch hat der axial bewegliche Kolben 410 einen durchgehenden Strömungskanal 411. Bei axialer Bewegung des Kolbens 410 in Richtung der Bodenwandung 450 nimmt das Federmittel die Bewegungsenergie des Kolbens auf und das Druckfluid kann über den Strömungskanal 411 in die benachbarte Kammer (bei Federmittel 430) entweichen.

Claims

Dämpfungseinrichtung zur Dämpfung von Druckschwingungen in einem Hydrauliksystem zur Kupplungsbetätigung eines Kraftfahrzeugs, bestehend aus mindestens einer mit Fluid gefüllten Hydraulikleitung, einem mit dem Kupplungspedal (1) verbundenen Geberzylinder (2) sowie einem mit einem Ausrückmittel (6) einer Kupplung (7) verbundenen Nehmerzylinder (5), wobei die Dämpfungseinrichtung zumindest ein einteiliges Gehäuse (412) mit einem Arbeitsraum umfasst, welcher ein vom Fluid verschiebbaren Kolben aufnimmt, und mit der Hydraulikleitung (3) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (41; 410) durch zwei Federmittel (42, 43; 420, 430) im Arbeitsraum positionierbar ist, wobei sich die Federmittel axial jeweils an einer Deckenwandung (44) und Bodenwandung (45) abstützen.
Dämpfungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Federmittel (42, 43; 420, 430) axial vorgespannt sind.
Dämpfungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (410) eine durchgehende Bohrung (411) als Strömungskanal (411) aufweist.
Dämpfungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (41; 410) im unbelasteten Zustand durch die beiden Federmittel (42, 43; 420, 430) in einer Neutralposition positioniert ist.