DE102009036438A1

DE102009036438A1 - Dämpfungsfilter für ein hydraulisches System

Info

Publication number: DE102009036438A1
Application number: DE102009036438A
Authority: DE
Inventors: Jan Grabenstätter
Original assignee: LuK Lamellen und Kupplungsbau Beteiligungs KG; LuK Lamellen und Kupplungsbau GmbH
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2008-08-28
Filing date: 2009-08-06
Publication date: 2010-03-04

Abstract

Dämpfungsfilter für ein hydraulisches System, umfassend eine Aufnahmebohrung, einen sich in der Aufnahmebohrung axial erstreckenden Dorn sowie einen Schlauch, der zumindest teilweise über den Dorn gezogen ist, wobei der Schlauch in axialer Richtung an einer Seite an einer Wand der Aufnahmebohrung anliegt und an der anderen Seite am Dorn.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Dämpfungsfilter für ein hydraulisches System mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
Dämpfungsfilter werden auch als Kribbelfilter bezeichnet und dienen zum Filtern der eingetragenen Druckschwingungen, in eine hydraulische Strecke zur Kupplungsbetätigung die auf das Pedal übertragen werden. Dieser Kribbelfilter befindet sich in der Verbindung zwischen Nehmer- und Geberzylinder. Sein Aufbau entspricht im Wesentlichen dem eines doppelt wirkenden Rückschlagventils, welches, um einen Vorlastdruck am Nehmerzylinder zu vermeiden, eine geringe Grundleckage besitzt. Bei einem als Schlauchkribbelfilter ausgebildeten Dämpfungsfilter werden die Rückschlagventile mittels eines über mehreren Bohrungen liegenden Schlauches realisiert.
Ein gattungsgemäßer Dämpfungsfilter ist beispielsweise aus der DE 100 59 382 A1 bekannt. Dieser umfasst zwei voneinander unabhängige federvorbelastete Rückschlagventile. Der Öffnungsdruck in beiden Durchströmungsrichtungen kann durch die Federvorlast für jede Richtung einzeln festgelegt werden. Ein derartiger Dämpfungsfilter besteht aus vielen Bauteilen und ist aufwändig in der Montage. Bekannt sind auch Dämpfungsfilter mit hydraulischen Elementen, bei denen die Ventilfunktion durch Schlauchventile für jeweils eine Durchflussrichtung gebildet wird.
Aus dem Stand der Technik bekannte gattungsgemäße hydraulische Dämpfungsfilter umfassen eine Vielzahl von Einzelteilen, deren Montage aufwändig ist.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, für einen derartigen hydraulischen Dämpfungsfilter einen einfacheren Aufbau anzugeben.
Dieses Problem wird gelöst durch einen Dämpfungsfilter für ein hydraulisches System, umfassend eine Aufnahmebohrung, einen sich in der Aufnahmebohrung axial erstreckenden Dorn sowie einen Schlauch, der zumindest teilweise über den Dorn gezogen ist, wobei der Schlauch in axialer Richtung an einer Seite an einer Wand der Aufnahmebohrung anliegt und an der anderen Seite an dem Dorn anliegt. Mit der einen und anderen Seite sind zwei in axialer Richtung verschiedene Querschnitte des Schlauches gemeint, insbesondere die beiden axialen Enden des Schlauches. Die axiale Richtung ist im Wesentlichen die Durchströmungsrichtung und wird bei einem im Wesentlichen rotationssymmetrischen Bauteil durch dessen Symmetrieachse markiert.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass ein zwischen einer Wand der Aufnahmebohrung und dem Dorn verbleibender Zwischenraum bereichsweise größer ist als die Dicke des Schlauches. Dadurch kann der vorzugsweise elastische Schlauch, der beispielsweise aus Gummi gefertigt ist, in radialer Richtung verformt werden.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass der Innendurchmesser des Schlauches axial veränderlich ist. Im unverformten Zustand weist der Schlauch daher bereits über seine axiale Länge unterschiedliche Innen- und Außendurchmesser auf.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass der Dorn an einer mit einem Gehäuse des Dämpfungsfilters gelegenen Seite einen ringscheibenförmigen Boden bildet, sodass zwischen der Wand der Aufnahmebohrung und dem Dorn ein über einen Teil des Umfangs zylinderwandförmiger Freiraum mit einer Dicke gleich der Dicke des Schlauches verbleibt. In diesem Bereich ist der Schlauch weitgehend starr festgelegt, sodass andere Bereiche für die Ventilfunktion optimiert werden können.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass der Dorn über einen ersten kreisausschnittförmigen Bereich einen ersten Außendurchmesser und über einen zweiten kreisausschnittförmigen Bereich einen zweiten Außendurchmesser aufweist. Durch den ersten kreisausschnittförmigen Bereich wird der über einen Teil des Umfangs zylinderwandförmige Freiraum gebildet. Durch den zweiten kreisausschnittförmigen Bereich wird der zwischen der Wand der Aufnahmebohrung und dem Dorn verbleibende Zwischenraum gebildet, der zumindest bereichsweise größer ist als die Dicke des Schlauches.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass der Dämpfungsfilter eine Steckerbaugruppe und eine Buchsenbaugruppe umfasst, wobei eine der Baugruppen die Aufnahmebohrung sowie den Dorn umfasst und die andere Baugruppe teilweise in die Aufnahmebohrung eingesteckt ist. Der Dämpfungsfilter ist so zweigeteilt, wobei die Teilung senkrecht zu einer Mittelachse verläuft und so die Verwendung von Dichtringen oder dergleichen zur Abdichtung gegenüber der Umgebung erlaubt.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Steckerbaugruppe die Aufnahmebohrung sowie den Dorn umfasst und die Buchsenbaugruppe teilweise in die Aufnahmebohrung eingesteckt ist. Je nach verwendeten Materialien können die Baugruppen miteinander verschweißt, verklebt, verschraubt oder auf andere Arten lösbar oder unlösbar gegeneinander festgelegt sein.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass der Schlauch ein Kopfteil umfasst, das an eine Stirnfläche der Buchsenbaugruppe stößt, sodass der Schlauch axial fixiert ist. Die axiale Fixierung erfolgt somit ohne zusätzliche Maßnahmen während der Montage. Die Stirnfläche umgreift den Dorn vorzugsweise zumindest teilweise. Dadurch kann die der Buchsenbaugruppe abgewandte Seite des Schlauches axial spielbehaftet gelagert werden.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass der Dämpfungsfilter eine Grundleckage aufweist. Dadurch ist ein vollständiger Druckausgleich zwischen Geber- und Nehmerzylinderseite möglich. Vorzugsweise ist dabei vorgesehen, dass die Grundleckage durch eine Nut an der Oberfläche des Dornes bewirkt wird, die die Nehmerzylinderseite mit der Geberzylinderseite verbindet.
Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen erläutert.
Dabei zeigen:
1 eine schematische Darstellung eines hydraulischen Systems zur Betätigung einer Fahrzeugkupplung;
2 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Dämpfungsfilters im Längsschnitt;
3 einen Schnitt A-A gemäß 2;
4 einen Schnitt B-B gemäß 2;
5 einen Schnitt C-C gemäß 2.
1 zeigt ein hydraulisches System für eine hydraulische Kupplungsbetätigung 1 für ein Kraftfahrzeug. Die hydraulische Kupplungsbetätigung 1 umfasst in an sich bekannter Weise einen Geberzylinder 2, der über eine hydraulische Druckleitung 3 mit einem Nehmerzylinder 4 verbunden ist. Der Nehmerzylinder 4 kann beispielsweise als ringförmiger Nehmerzylinder, als sogenannter Zentralausrücker, ausgebildet sein, wobei in einem ringförmigen Zylindergehäuse ein ringförmiger Nehmerzylinderkolben 5 gelagert ist. Das ringförmige Nehmerzylindergehäuse 4 und der ringförmige Nehmerzylinderkolben 5 schließen einen wiederum ringförmigen Druckraum 16 ein. Bei einer Betätigung des Nehmerzylinderkolbens 5 wird über ein Ausrücklager 6 in an sich bekannter Weise eine Tellerfeder 7 betätigt. Die Tellerfeder 7 dient zur Betätigung einer Fahrzeugkupplung 17. Diese umfasst eine Druckplatte 8, eine Gegendruckplatte 9 und eine Kupplungsscheibe 10. Die Tellerfeder 7 ist so vorgespannt, dass diese in Vorspannrichtung eine Druckplatte 8 auf eine Gegendruckplatte 9 drückt und dabei eine Kupplungsscheibe 10, die drehfest mit einer Getriebeeingangswelle verbunden ist, zwischen Druckplatte 8 und Gegendruckplatte 9 einklemmt. Die Druckplatte 8 und die Gegendruckplatte 9 sind dazu drehfest mit einer Kurbelwelle einer hier nicht dargestellten Brennkraftmaschine verbunden. Bei einer Druckbeaufschlagung des Nehmerzylinders 4 wird somit über den Nehmerzylinderkolben 5 und das Ausrücklager 6 die Tellerfeder 7 so bewegt, dass diese entgegen ihrer Vorspannrichtung den Anpressdruck der Druckplatte 8 in Richtung der Druckplatte 9 verringert und so die reibschlüssige Verbindung zwischen Kupplungsscheibe 10 und Druckplatte 8 bzw. Gegendruckplatte 9 löst. Der Geberzylinder 2 umfasst einen Geberzylinderkolben 11, der mittels eines Kupplungspedals 12 über eine Druckstange 13 betätigt wird. Ein Gehäuse des Geberzylinders 2 sowie der darin beweglich angeordnete Geberzylinderkolben 11 schließen einen Druckraum 15 ein. Ein mit dem Geberzylinder 2 verbundener Nachlaufbehälter 14 ist bei drucklosem System hydraulisch mit dem Druckraum 15 verbunden, dabei befindet sich der Geberzylinderkolben 11 ist seiner am Weitesten aus dem Geberzylinder 2 herausgezogenen Stellung, hydraulisch mit dem Druckraum 15 verbunden.
Bei einer wie in 1 dargestellten hydraulischen Kupplungsbetätigung 1 werden Schwingungen von dem nicht dargestellten Verbrennungsmotor, insbesondere dessen Kurbelwelle, über Bauteile der Fahrzeugkupplung 17 auf den Nehmerzylinder 4 übertragen. Diese Schwingungen erzeugen im Druckraum des Nehmerzylinders 4 und damit im gesamten hydraulischen System, umfassend die Druckleitung 3 und den Geberzylinder 2, Druckschwingungen, die sich auch als pulsierende Schwingungen am Kupplungspedal bemerkbar machen. Zur Dämpfung dieser Druckschwingungen (Druckpulsationen) ist in der Druckleitung 3 ein hydraulisches Element 18, nachfolgend als Dämpfungsfilter 18 bezeichnet, angeordnet.
Die hydraulische Kupplungsbetätigung 1, gemäß 1, ist an sich bekannt. Statt eines hydraulischen Zentralausrückers als Nehmerzylinder 4 können hier auch andere Ausrücker verwendet werden, beispielsweise ein Hebelausrücker, der mechanisch das Ausrücklager 6 betätigt. Ebenso kann statt einer Betätigung des Geberzylinders 2 mit einem Kupplungspedal 12 ein elektrischer Aktor oder dergleichen vorgesehen sein.. Die Ausgestaltungen des Geberzylinders 2, des Nehmerzylinders 4 und der Kupplung können beliebig sein. Das zuvor dargestellte Ausführungsbeispiel ist hier nur eine von vielen Möglichkeiten.
2 zeigt einen Längsschnitt durch einen Teil eines erfindungsgemäßen Dämpfungsfilters 18. Dieser umfasst ein Gehäuse 19, welches zweiteilig ausgeführt ist und eine Steckerbaugruppe 20, sowie eine Buchsenbaugruppe 21. Die Steckerbaugruppe 20 ist an der der Buchsenbaugruppe 21 abgewandten Seite mit einem hier nicht dargestellten hydraulischen Stecker einer Schnellkupplung versehen. Entsprechend ist die nicht dargestellte Seite der Buchsenbaugruppe 21 mit einer Buchse versehen. Diese Anordnung von Stecker und Buchse kann auch umgekehrt? sein. Das Gehäuse 19 verfügt also an einem Ende über einen Stecker und am anderen Ende über eine Buchse einer hydraulischen Schnellkupplung, so dass der Dämpfungsfilter 18 zwischen einem Stecker und einer Buchse angeordnet werden kann. Alternativ kann der Dämpfungsfilter 18 auch mit anderen hydraulischen Komponenten zusammengefügt werden, beispielsweise mit einer Dämpferdose, wie dies in der WO 2007/137548 beschrieben ist. Die Steckerbaugruppe 20 umfasst eine Aufnahmebohrung 22, in die ein Steckelement 23 der Buchsenbaugruppe 21 eingeführt ist. Das Steckelement 23 umfasst eine Ringnut 24, in die ein Dichtring 25 eingelegt ist und so für eine Abdichtung der Aufnahmebohrung 22 gegenüber der Umgebung sorgt. Die Steckerbaugruppe 20 umfasst einen aufgeweiteten Bereich 26, in dem der Innendurchmesser aufgeweitet ist. Die Buchsengruppe 21 umfasst einen entsprechend aufgeweiteten Bereich 27, bei dem der Außendurchmesser aufgeweitet ist, so dass diese zusammen einen Anschlag bilden. Die Buchsenbaugruppe 28 umfasst eine Bohrung 28, welche hydraulisch mit der Geberzylinderseite verbunden ist. Entsprechend umfasst die Steckerbaugruppe 20 eine Bohrung 29, welche die Aufnahmebohrung 22 hydraulisch mit der Nehmerzylinderseite verbindet.
In die Aufnahmebohrung 22 ragt ein im Wesentlichen axial verlaufender Dorn 30. Gemäß 3 hat der Dorn einen Querschnitt, der sich aus zwei unterschiedlichen Durchmessern D1 und D2 zusammensetzt, so dass der Abstand zwischen dem Dorn 30 und einer Wand 31 der Steckerbaugruppe 20 nicht konstant ist. Der Dorn 30 weist über einen ersten kreisausschnittförmigen Bereich U1 einen ersten kleinen Außendurchmesser D1 und über einen zweiten kreisausschnittförmigen Bereich U2 einen zweiten großen Außendurchmesser D2 auf. Der Dorn 30 hat somit einen etwa linsenförmigen Querschnitt. An der der Buchsenbaugruppe 21 abgewandten Seite markiert der Übergang des Dorns 30 in die Wand 31 einen ringscheibenförmi gen Boden 32. Die Buchsenbaugruppe 21 weist eine Stirnfläche 33 auf. Zwischen dem Bogen 32 und der Stirnfläche 33 ist ein Schlauch 34 mit einer Dicke t angeordnet. Dieser bildet auf der zum Nehmerzylinder 4 befindlichen Seite, dieser ist in 1 mit „NZ” bezeichnet, eine Lippe 35. Die Lippe 35 entsteht durch eine Reduktion des Innendurchmessers des Schlauches 34 in Richtung auf die mit „GZ” bezeichnete Geberzylinderseite. Zwischen der Wand 31 der Aufnahmebohrung 22 und dem Dorn 30 verbleibt ein Zwischenraum 40, der bereichsweise größer ist als die Dicke t des Schlauches 34. Der Schlauch 34 stößt mit seinem Kopfteil 39 an die Stirnfläche 33 und wird so in axialer Richtung fixiert. 3 zeigt den Schlauchquerschnitt im Schnitt A-A, also an der dem Nehmerzylinder 4 zugewandten Seite. Durch eine Reduktion des Innendurchmessers des Schlauches 34 nähert sich dessen Kontur immer weiter der Außenkontur des Dorns 30 an, so dass der mit dem Bezugszeichen 36 versehene Spalt zwischen Dorn 30 und Schlauch 34 immer weiter verringert wird in Richtung zur Geberzylinderseite GZ, wobei der mit dem Bezugszeichen 37 in 2 bezeichnete Spalte zwischen dem Schlauch und der Wand dabei vergrößert wird. Auf der dem Geberzylinder 2 zugewandten Seite liegt der Schlauch 34 unter Vorspannung am Dorn 30 an.
Ist der Druck auf der Nehmerzylinderseite NZ größer als auf der Geberzylinderseite GZ, so hebt sich der Schlauch 34 vom Dorn 30 ab, so dass dieser von Hydraulikflüssigkeit von der Nehmerzylinderseite NZ zur Geberzylinderseite GZ hin umströmt werden kann. Ist in umgekehrter Richtung die Druckdifferenz ausreichend groß, also der Druck auf der Geberzylinderseite GZ ausreichend höher als auf der Nehmerzylinderseite NZ, so wird der Schlauch 34 unter Verkleinerung des Spaltes 36 von der Wand 31 weggedrückt, so dass eine Durchströmung von der Geberzylinderseite GZ zur Nehmerzylinderseite NZ stattfinden kann. Eine zwischen dem Schlauch 34 und dem Dorn 30 verbleibende Nut 38 verbindet die Geberzylinderseite GZ mit der Nehmerzylinderseite NZ unter Umgehung der Ventilfunktion des Schlauches 34, so dass hier dauerhaft eine Leckageströmung zum Druckausgleich stattfinden kann.
Die Durchströmungsrichtung von der Geberzylinderseite NZ zur Nehmerzylinderseite ist mit einem Pfeil „GZ → NZ” gekennzeichnet.
4 zeigt einen Schnitt B-B und 5 einen Schnitt C-C gemäß 2. Wie zu erkennen ist, wird der Spalt 36 zwischen Dorn 30 und Schlauch 34 vom Schnitt A-A zum Schnitt B-B kleiner, bis dieser im Schnitt C-C verschwindet. Der im drucklosen Zustand (d. h. bei zu geringer Druckdifferenz zwischen Nehmerzylinderseite NZ und Geberzylinderseite GZ) Zustand verschlossene Spalt 36 wird im Schnitt C-C bei ausreichend großem Überdruck der Nehmerzylinderseite NZ gegenüber der Geberzylinderseite GZ in radialer Richtung aufgedrückt. In diesem Fall stellt sich der Schnitt C-C etwa dar wie der Schnitt B-B im drucklosen Zustand. Die Verhältnisse des Spaltes 37 zwischen Schlauch 34 und Wand 31 sind umgekehrt. Der Spalt 37 verschwindet im Schnitt A-A und wird über den Schnitt B-B größer bis zu dem Spalt 37 gemäß Schnitt C-C. Der Spalt 37 wird im Schnitt A-A bei ausreichend großem Überdruck der Geberzylinderseite GZ gegenüber der Nehmerzylinderseite NZ in radialer Richtung aufgedrückt. In diesem Fall stellt sich der Schnitt A-A etwa dar wie der Schnitt B-B im drucklosen Zustand.

1: Hydraulische Kupplungsbetätigung
2: Geberzylinder
3: Druckleitung
4: Nehmerzylinder
5: Nehmerzylinderkolben
6: Ausrücklager
7: Tellerfeder
8: Druckplatte
9: Gegendruckplatte
10: Kupplungsscheibe
11: Geberzylinderkolben
12: Kupplungspedals
13: Druckstange
14: Nachlaufbehälter
15: Druckraum
16: Druckraum
17: Fahrzeugkupplung
18: Dämpfungsfilter
19: Gehäuse
20: Steckerbaugruppe
21: Buchsenbaugruppe
22: Aufnahmebohrung
23: Steckelement
24: Ringnut
25: Dichtring
26: Aufgeweiteter Bereich
27: Aufgeweiteter Bereich
28: Bohrung
29: Bohrung
30: Dorn
31: Wand
32: Boden
33: Stirnfläche
34: Schlauch
35: Lippe
36: Spalt zwischen Dorn und Schlauch
37: Spalt zwischen Schlauch und Wand
38: Nut
39: Kopfteil
40: Zwischenraum
GZ: Geberzylinderseite
NZ: Nehmerzylinderseite
t: Dicke
U1: erster kreisausschnittförmiger Bereich
U2: zweiter kreisausschnittförmiger Bereich
D1: Außendurchmesser
D2: Außendurchmesser

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 10059382 A1 [0003]
- WO 2007/137548 [0025]

Claims

Dämpfungsfilter (18) für ein hydraulisches System (1), umfassend eine Aufnahmebohrung (22), einen sich in der Aufnahmebohrung (22) axial erstreckenden Dorn (30) sowie einen Schlauch (34) mit einer Dicke (t), der zumindest teilweise über den Dorn (30) gezogen ist, wobei der Schlauch (34) in axialer Richtung an einer Seite an einer Wand (31) der Aufnahmebohrung (22) und an der anderen Seite am Dorn (30) anliegt.
Dämpfungsfilter (18) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein zwischen der Wand (31) der Aufnahmebohrung (22) und dem Dorn (30) verbleibender Zwischenraum bereichsweise größer ist als die Dicke (t) des Schlauches (34).
Dämpfungsfilter (18) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Innendurchmesser des Schlauches (34) axial veränderlich ist.
Dämpfungsfilter (18) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Dorn (30) an einer Seite mit einem Gehäuse des Dämpfungsfilters (18) einen ringscheibenförmigen Boden (32) bildet, sodass zwischen der Wand (31) der Aufnahmebohrung (22) und dem Dorn (30) ein sich über einen Teil des Umfangs zylinderwandförmiger Freiraum gleich der Dicke (t) des Schlauches (34) verbleibt.
Dämpfungsfilter (18) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Dorn (30) über einen ersten kreisausschnittförmigen Bereich (U1) einen ersten Außendurchmesser (D1) und über einen zweiten kreisausschnittförmigen Bereich (U2) einen zweiten Außendurchmesser (D2) aufweist.
Dämpfungsfilter (18) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass dieser eine Steckerbaugruppe (20) und eine Buchsenbaugruppe (21) umfasst, wobei eine der Baugruppen (20, 21) die Aufnahmebohrung (22) sowie den Dorn (30) umfasst und die andere Baugruppe (20, 21) teilweise in die Aufnahmebohrung (22) eingesteckt ist.
Dämpfungsfilter (18) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Steckerbaugruppe (20) die Aufnahmebohrung (22) sowie den Dorn (30) umfasst und die Buchsenbaugruppe (21) teilweise in die Aufnahmebohrung (22) eingesteckt ist.
Dämpfungsfilter (18) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlauch (34) ein Kopfteil (39) umfasst, das an eine Stirnfläche (33) der Buchsenbaugruppe (21) stößt, wodurch der Schlauch (34) axial fixiert ist.
Dämpfungsfilter (18) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Stirnfläche (33) den Dorn (30) teilweise umgreift.
Dämpfungsfilter (18) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dieser eine Grundleckage aufweist.
Dämpfungsfilter (18) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundleckage durch eine Nut (38) an der Oberfläche des Dornes (30) bewirkt wird, die die Nehmerzylinderseite (NZ) mit der Geberzylinderseite (GZ) verbindet.