DE102013202802A1 - Hydraulikeinheit - Google Patents

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Hydraulikeinheit umfassend einen Zylinder und eine Kolbeneinheit, wobei die Kolbeneinheit sich zumindest bereichsweise in einen von dem Zylinder umfassenden Fluidraum erstreckt und relativ zum Zylinder verlagerbar ist, wobei im Fluidraum ein Hydraulikfluid vorgesehen ist, wobei in dem Zylinder und/oder der Kolbeneinheit ein Ausgleichsraum vorgesehen ist, der mit dem Fluidraum in fluidleitender Verbindung steht und, wobei im Ausgleichsraum ein Rückstellmittel vorgesehen ist.

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft eine Hydraulikeinheit, insbesondere bevorzugt eine Hydraulikeinheit zum Einsatz in Nutzfahrzeugen, gemäß dem unabhängigen Anspruch 1.
• Hydraulikeinheiten sind aus dem Stand der Technik seit langem bekannt. Sie dienen der Umwandlung von Druckkräften in einem Hydraulikfluid in translatorische Bewegungen oder Kräfte. Üblicherweise wird dabei ein Kolben gegenüber einem Zylinder durch gezieltes Aufbringen von Druck im Hydraulikfluid im Zylinder verlagert. Neben der Anordnung von Kolben und Zylinder umfassen derartige Hydraulikeinheiten einen zumeist geschlossenen Kreislauf von Hydraulikfluid, bzw. Hydraulikflüssigkeit. Dieses Hydraulikfluid ist im Betrieb der Hydraulikeinheit, vorzugsweise an einem Nutzfahrzeug, mitunter Temperaturschwankungen ausgesetzt, bei denen es sich stark ausdehnen oder stark zusammenziehen kann. Kombiniert mit der technisch meist erforderlichen annähernden Inkompressibilität des Hydraulikfluids können auf diese Weise hohe Drücke auftreten, welche unter Umständen eine Leckage des Hydraulikfluids oder gar eine Beschädigung von Hydraulikleitungen oder einzelnen Baugruppen der Hydraulikeinheit verursachen können. Es ist daher notwendig, Druckausgleichbehälter bzw. Volumenausgleichbehälter für das Hydrauliksystem bzw. die Hydraulikeinheit zur Verfügung zu stellen. Aus dem Stand der Technik bekannte Lösungen sehen bisher vor, dass solche Volumenausgleichsbehälter außerhalb der Hydraulikeinheit an das Hydrauliksystem angeschlossen werden. Nachteilig hierbei ist es, dass zum einen der Bauraumbedarf des Hydrauliksystems durch die Volumenausgleichsbehälter vergrößert wird und gleichzeitig ein höherer Montageaufwand notwendig ist, um das Hydrauliksystem zu montieren.
• Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Hydraulikeinheit bereitzustellen, welche den Bauraumbedarf eines Hydrauliksystems verringert, den Montageaufwand reduziert und das Hydrauliksystem gleichzeitig gegen zu hohe oder zu niedrige Drücke und damit gegen Beschädigungen schützt.
• Diese Aufgabe wird gelöst mit einer Hydraulikeinheit gemäß Anspruch 1. Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
• Erfindungsgemäß umfasst die Hydraulikeinheit einen Zylinder und eine Kolbeneinheit, wobei die Kolbeneinheit sich zumindest bereichsweise in einen von dem Zylinder umschlossenen Fluidraum erstreckt und relativ zum Zylinder verlagerbar ist, wobei im Fluidraum ein Hydraulikfluid vorgesehen ist, wobei in dem Zylinder und/oder der Kolbeneinheit ein Ausgleichsraum vorgesehen ist, der mit dem Hydraulikfluid in fluidleitender Verbindung steht und wobei im Ausgleichsraum ein Rückstellmittel vorgesehen ist. Die Hydraulikeinheit umfasst im Wesentlichen die beiden Baugruppen Zylinder und Kolbeneinheit, wobei der Zylinder ein im Wesentlichen rohrförmiger Körper ist, in dessen Hohlraum die Kolbeneinheit verlagerbar angeordnet ist. Die Hydraulikeinheit ist beispielsweise ein hydraulisch betriebener Lenkzylinder einer Lenkung eines Kraftfahrzeuges, insbesondere bevorzugt eines Nutzfahrzeuges. Besonders bevorzugt kann der Zylinder eine oder eine Vielzahl von Öffnungen in der Mantelfläche aufweisen, durch welche ein Hydraulikfluid in den Zylinder hinein- oder aus dem Zylinder herausgepumpt werden kann. Erfindungsgemäß wird durch den Zylinder ein Fluidraum gebildet, in welchem ein Hydraulikfluid vorgesehen ist. Mit anderen Worten füllt das Hydraulikfluid vorzugsweise das Innere des Zylinders aus und umgibt dabei die sich ebenfalls im Innern des Zylinders befindliche Kolbeneinheit. Das Hydraulikfluid ist vorzugsweise ein Hydrauliköl mit aus dem Stand der Technik bekannten Eigenschaften. Besonders bevorzugt weist die Kolbeneinheit eine Kolbenstange und einen Kolben auf, wobei der Kolben derart ausgebildet ist, dass seine Außenkante bzw. Außenfläche, insbesondere bevorzugt mit der Innenfläche des Fluidraums des Zylinders korrespondiert, wobei der Kolben den Fluidraum des Zylinders bevorzugt in zwei Bereiche unterteilt, die durch den Kolben gegeneinander abgedichtet sind. Bevorzugt weist jeder dieser beiden Bereiche des Fluidraums, die durch den Kolben der Kolbeneinheit voneinander getrennt sind, einen Anschluss bzw. eine Aussparung mit entsprechenden Anschlussgeometrien zum Anschluss an ein Rohrleitungssystem auf, durch welche Hydraulikfluid in den jeweiligen Bereich des Fluidraums eingepumpt oder aus diesem herausbefördert werden kann. Bevorzugt entspricht dabei das Funktionsprinzip der Hydraulikeinheit dem Prinzip eines Gleichlaufzylinders, wie er im Stand der Technik allgemein bekannt ist. Die vorliegende Erfindung kann bevorzugt auch in Differentialzylindern, welche ebenfalls als aus dem Stand der Technik vorausgesetzt werden, eingesetzt werden. Um die Hydraulikeinheit und damit auch das gesamte Hydrauliksystem, in welches die Hydraulikeinheit vorzugsweise einbindbar ist, gegen einen Überdruck und daraus folgende Beschädigungen zu schützten, ist ein Ausgleichsraum vorgesehen, in welchen das Hydraulikfluid einströmen kann, wenn der Gesamtdruck des Hydraulikfluids einen zulässigen Grenzwert überschreitet. Im Ausgleichsraum ist ein Rückstellmittel angeordnet, welches dem Einströmen des Hydraulikfluids eine Kraft bzw. einen entgegenwirkenden Druck bzw. Flächendruck entgegensetzt. Vorzugsweise ist das Rückstellmittel ein kompressibles Gas, ein Silikonschaum oder eine Kombination eines Kolbens mit einem elastisch verformbaren Rückstellelement, wie einer Feder. Der Ausgleichsraum ist innerhalb eines von dem Zylinder und der Kolbeneinheit aufgespannten Raumes angeordnet. Mit anderen Worten ist der Ausgleichsraum entweder im Zylinder oder in der Kolbeneinheit vorgesehen. Mittels dieser vorteilhaften Integration des Ausgleichsraumes in die Hydraulikeinheit, d. h., in den Zylinder oder in die Kolbeneinheit, kann insbesondere der Bauraumbedarf der Hydraulikeinheit deutlich reduziert werden. Weiterhin bevorzugt wird auch die Empfindlichkeit gegenüber Beschädigungen, wie sie insbesondere im Bereich eines Fahrwerks eines Nutzfahrzeuges durch aufgewirbelte Teile auftreten können, durch die kompakte Bauweise mit wenigen außen liegenden Bauteilen minimiert. Durch die Wahl des entsprechenden Rückstellmittels, d. h., insbesondere durch die Kompressibilität bzw. Verformbarkeit des Materials sowie durch dessen Volumenanteil bezogen auf das gesamte Volumen des Hydraulikfluids in der Hydraulikeinheit kann das gewünschte Verhalten der Hydraulikeinheit bei ansteigendem Druck im Hydraulikfluid eingestellt werden. Vorteilhaft kann es dabei sein, dass weitere Einstellmöglichkeiten, wie beispielsweise Ventile oder Pumpsysteme an den Ausgleichsraum anschließbar sind, mittels welcher die vom Rückstellmittel aufgebrachte Kraft bzw. der vom Rückstellmittel aufgebrachte Druck einstellbar ist, welcher dem Einströmen von Hydraulikfluid entgegenwirkt.
• Bevorzugt ist der Ausgleichsraum innerhalb eines vom Zylinder aufgespannten Raumes angeordnet. Als vom Zylinder aufgespannter Raum wird in diesem Zusammenhang das vom Bauteil Zylinder, insbesondere von dessen Außenflächen aufgespannte Volumen bezeichnet, wobei der Ausgleichsraum vorzugsweise innerhalb dieses Volumens angeordnet sein soll. Vorzugsweise ist der Ausgleichsraum im Bereich der Deckel des Zylinders angeordnet, welche dem vom Zylinder aufgespannten Raum zugerechnet werden. Insbesondere bevorzugt ist es, dass der vom Zylinder aufgespannte Raum im Wesentlichen einem mathematischen Zylinder entspricht. Mit anderen Worten werden für den Ausgleichsraum keine Ausbeulungen am Zylinder vorgesehen, wobei die besonders kompakte Bauweise des Zylinders bzw. der Hydraulikeinheit erreicht wird.
• Mit Vorteil steht der Ausgleichsraum mit dem Fluidraum über einen Kanal in Verbindung, wobei der Kanal vorzugsweise unterhalb des Rückstellmittels angeordnet ist. Als Anordnung des Kanals unterhalb des Rückstellmittels wird in diesem Zusammenhang die Anordnung des Kanals bei betriebsgemäßem Einbau bzw. betriebsgemäßer Anordnung der Hydraulikeinheit am Kraftfahrzeug auf die Schwerkraftrichtung bezogenen unterhalb des Rückstellmittels verstanden. Insbesondere für den Fall, dass das Rückstellmittel ein Gas ist und erwartet werden kann, dass dieses leichter ist als das Hydraulikfluid und durch statischen Auftrieb nach oben, also entgegen der Schwerkraftrichtung, im Hydraulikfluid aufsteigt, ist es bevorzugt vorgesehen, dass der Kanal unterhalb des Rückstellmittels angeordnet ist, um ein Austreten des Rückstellmittels in den Fluidraum zu verhindern. Die korrekte Einbaustellung des Zylinders bzw. der Hydraulikeinheit ergibt sich dabei zumeist schon durch die Anordnung der Zufuhr- und Abfuhrstutzen des Hydraulikfluids am Zylinder der Hydraulikeinheit, oder durch entsprechende Kraftzu- und ableitungsgeometrien, wie Ösen oder Lageraugen an der Kolbeneinheit.
• Weiterhin bevorzugt kann es sein, dass in dem Kanal ein Ventil angeordnet ist, wobei das Ventil ausgelegt ist, ein Einströmen des Hydraulikfluids in den Ausgleichsraum bis zu einem Grenzüberdruck des Hydraulikfluids zu verhindern. Das bevorzugt vorgesehene Ventil ist mit anderen Worten eine Art Überdruckventil, welches erst bei Erreichen einer bestimmten Druckdifferenz über das Ventil in eine geöffnete Stellung geht, bei welcher Hydraulikfluid durch das Ventil und damit durch den Kanal vom Fluidraum in den Ausgleichsraum strömen kann. Vorzugsweise wird ein Ein- und Ausströmen von Hydraulikfluid in den Ausgleichsraum dann verhindert, wenn in der Hydraulikeinheit ein nur relativ geringer Überdruck des Hydraulikfluids vorliegt, welcher keine Gefährdung der Hydraulikeinheit oder des Hydrauliksystems darstellt. Bevorzugt wird auf diese Weise eine Veränderung der Betriebscharakteristik, bzw. des Ansprechverhaltens der Hydraulikeinheit auf angelegte Druckwerte zur Steuerung der Hydraulikeinheit, vermieden. Insbesondere, wenn es auf direkte unmittelbare und im Wesentlichen ungefederte Reaktionen bzw. Bewegungen der Kolbeneinheit relativ zum Zylinder ankommt, ist es bevorzugt, das Rückstellmittel nur bei Drohen einer Gefahr durch Überdruck in die Hydraulikeinheit bzw. in das hydraulische System der Hydraulikeinheit eingreifen zu lassen, da dadurch eine ungewollte Abfederung bzw. Abdämpfung der Reaktion der Hydraulikeinheit auf angelegte Druckunterschiede resultiert. Bevorzugt ist der Grenzwert des Druckes des Hydraulikfluids, ab welchem Hydraulikfluid in den Ausgleichsraum einströmt, ein 1,2- bis 2-faches, insbesondere bevorzugt ein 1,4- bis 1,7-faches des üblichen Betriebsdruckes des Hydraulikfluids bei Standardbetriebsbedingungen. Besonders bevorzugt ist das Ventil dabei einstellbar, so dass der konkrete Grenzüberdruck, ab welchem das Ventil schaltet, je nach den Bedürfnissen des Anwenders angepasst werden kann. Als Grenzüberdruck wird dabei vorzugsweise die Druckdifferenz über das Ventil betrachtet. Vorzugsweise sind zwei Grenzüberdruckwerte vorgesehen, ein erster, welcher anliegen muss, damit das Einströmen des Hydraulikfluids in den Ausgleichsraum möglich ist, und ein zweiter, ab dem das Hydraulikfluids aus dem Ausgleichsraum ausströmt.
• Vorzugsweise ist im Ausgleichsraum zwischen dem Rückstellmittel und dem Hydraulikfluid ein verlagerbarer Ausgleichskolben vorgesehen, wobei der Ausgleichskolben Kräfte zwischen dem Hydraulikfluid und dem Rückstellmittel überträgt. Der Ausgleichskolben ist bevorzugt in abgedichteter Weise im Ausgleichsraum angeordnet, diesem verlagerbar und bildet eine Barriere zwischen dem Bereich des Ausgleichsraumes, welcher mit Hydraulikfluid füllbar, bzw. gefüllt ist und dem Bereich des Ausgleichsraumes, in welchem das Rückstellmittel angeordnet ist. Strömt bei einem hohen Druck des Hydraulikfluides ein bestimmtes Volumen von Hydraulikfluid in den Ausgleichsraum ein, so verdrängt dieses Fluid den Ausgleichskolben in Richtung des Rückstellmittels, wobei das Rückstellmittel vorzugsweise verformt bzw. komprimiert oder verdrängt wird. Es stellt sich dabei am Ausgleichskolben ein Kräftegleichgewicht zwischen dem Flächendruck, welcher vom Hydraulikfluid auf der einen Seite und der Rückstellkraft bzw. dem Flächendruck, welches das Rückstellmittel auf den Ausgleichskolben ausübt, auf der anderen Seite des Ausgleichskolbens ein. Sobald der Gesamtdruck des Hydraulikfluides in der Hydraulikeinheit sinkt, überwiegt die Kraft, welche das Rückstellmittel auf den Ausgleichskolben ausübt, so dass das im Ausgleichsraum befindliche Hydraulikfluid aus dem Ausgleichsraum herausgepresst bzw. zumindest teilweise herausgepresst wird.
• Besonders bevorzugt ist eine Membran vorgesehen, welche das Rückstellmittel am Austreten aus dem Ausgleichsraum hindert. Als Membranmaterial kann dabei vorzugsweise eine Folie, ein Gummi oder ein ähnlich elastisch verformbares Material vorgesehen sein. Vorzugsweise ist die Membran als Blase ausgebildet bzw. umschließt das Rückstellmittel, welches beispielsweise ein Gas oder ein verformbarer Schaumstoff sein kann, vollständig. Alternativ bevorzugt ist die Membran als Trennschicht im Ausgleichsraum vorgesehen und verhindert, dass das Rückstellmittel in den Kanal oder gar in den Fluidraum des Zylinders gelangt.
• In einer bevorzugten Ausführungsform nimmt in einem Standardbetriebszustand das Rückstellmittel ein Volumen ein, das in einem Verhältnis von 0,001–0,05, vorzugsweise 0,001–0,02 und insbesondere bevorzugt von ca. 0,002–0,008 zum Volumen des Hydraulikfluids steht. Als Standardbetriebszustand wird in diesem Zusammenhang der Zustand der Hydraulikeinheit, bzw, des gesamten Hydrauliksystems bei Normaltemperatur, d. h., vorzugsweise 20° C Außentemperatur sowie ein Zustand der Hydraulikeinheit, bei dem keine Kraft vom Kolben bzw. der Kolbeneinheit übertragen wird. Die Hydraulikeinheit ist im Standardbetriebszustand bevorzugt mit der Normal- bzw. im Betrieb vorgesehenen Menge von Hydraulikfluid befüllt und es herrscht in diesem Zustand ein Leerlaufdruck im Hydraulikfluid vor. Es versteht sich, dass, wenn der Gesamtdruck im Hydraulikfluid und damit in der Hydraulikeinheit steigt, der Volumenanteil des Rückstellmittels durch dessen Kompression im Vergleich zum Standardbetriebszustand der Hydraulikeinheit sinken wird. Die bevorzugten Verhältnisse des Volumens des Rückstellmittels im Vergleich zum Volumen des Hydraulikfluids dienen insbesondere bevorzugt dazu, einerseits einen ausreichenden Ausgleich bei Überdruck zu bieten und andererseits die Betriebscharakteristik der Hydraulikeinheit durch zu hohe Anteile an verformbaren bzw. kompressiblen Medien nicht zu stark zu beeinflussen. Es hat sich dabei gezeigt, dass die Untergrenze des Volumenverhältnisses von 0,001 für die meisten bekannten Hydraulikfluide eine ausreichende Ausgleichsmöglichkeit bei den im Betrieb üblichen Temperaturschwankungen bietet. Die Obergrenze des Volumenverhältnisses von 0,005 ermöglicht bei Hydraulikeinheiten, die starken Temperaturschwankungen unterworfen sind, einerseits die Betriebscharakteristik, d. h., das hydraulische Antwortverhalten nicht übermäßig zu beeinflussen, bzw. zu verfälschen und gleichzeitig die erforderlichen großen Ausgleichsräume für Hydraulikfluid bei hohen Drücken zu bieten.
• Vorzugsweise ist eine Vielzahl von Ausgleichsräumen an der Kolbeneinheit und/oder am Zylinder vorgesehen. Insbesondere um den in der Hydraulikeinheit zur Verfügung stehenden Bauraum optimal ausnutzen zu können, kann es bevorzugt sein, dass Ausgleichsräume sowohl an der Kolbeneinheit als auch am Zylinder verteilt angeordnet sind. Auf diese Weise kann insbesondere bevorzugt auch die durch das Einbringen eines Ausgleichsraumes in Form einer Kammer in der Wand oder in tragenden Strukturen des Zylinders oder Kolbeneinheit verursachte Materialschwächung und damit die Festigkeitsschwächung am Zylinder sowie an der Kolbeneinheit minimiert werden. Vorzugsweise ist dabei in jedem der Ausgleichsräume eine an die jeweilige Größe des Ausgleichsraums angepasste Menge des Rückstellmittels angeordnet.
• Entsprechend bevorzugt ist es, dass in einem Standardbetriebszustand die Rückstellmittel in den Ausgleichsräumen ein Gesamtvolumen einnehmen, das in einem Verhältnis von 0,001–0,05, vorzugsweise 0,001–0,02 und insbesondere bevorzugt von ca. 0,002–0,008 zum Volumen des Hydraulikfluids steht. Ähnlich wie bei dem zuvor beschriebenen, bevorzugten einzelnen Ausgleichsraum ist es bevorzugt, dass auch das Gesamtvolumen des Rückstellmittels, welches auf eine Vielzahl von Ausgleichsräumen verteilt ist, das entsprechende Volumenverhältnis von 0,001–0,05 nicht über- oder unterschreitet. Es kann somit gewährleistet werden, dass die zuvor beschriebenen Vorteile für die Betriebscharakteristik sowie für die Sicherheit gegen Überdruck, welche durch ein bestimmtes Volumen des Rückstellmittels bezogen auf das Gesamtvolumen des Hydraulikfluides in der Hydraulikeinheit erreichbar sind. Das Volumen des Hydraulikfluids wird dabei bevorzugt als das Gesamtvolumen des Hydraulikfluids in dem gesamten Hydrauliksystem, d. h., also nicht nur in der Hydraulikeinheit, sondern auch in sämtlichen angrenzend angeordneten Leitungs- oder Pumpabschnitten definiert, da eine Ausdehnung des Hydraulikfluids letztendlich in allen Bereichen des Hydraulikfluidsystems zu erwarten ist und durch die Kompression des Rückstellmittels ausgeglichen werden soll.
• Insbesondere bevorzugt kann es sein, dass der Ausgleichsraum in der Kolbeneinheit angeordnet ist. Um neben den im Zylinder zur Verfügung stehenden Möglichkeiten einen Ausgleichsraum anzuordnen, auch die in der Kolbeneinheit zur Verfügung stehenden Räume zu nutzen, kann vorzugsweise ein oder eine Vielzahl von Ausgleichsräumen in der Kolbeneinheit angeordnet sein. Beispielsweise ist die Kolbenstange der Kolbeneinheit als Hohlkörper ausgebildet, in welchem das Hydraulikfluid bei Vorliegen eines entsprechenden Überdruckes ein- bzw. aus diesem bei Erreichen des Standardbetriebszustandes wieder ausströmen kann. Es versteht sich, dass bei dem Anordnen von Ausgleichsräumen in der Kolbeneinheit, deren Festigkeit bzw. erforderliche Wandstärken nicht unzulässig reduziert werden dürfen.
• Vorzugsweise weist die Kolbeneinheit eine Kolbenstange auf, welche zumindest bereichsweise hohlkörperförmig ausgebildet ist, wobei der Ausgleichsraum in der Kolbenstange angeordnet ist. Weiterhin bevorzugt oder alternativ zur zuletzt genannten Ausführungsform bevorzugt kann es sein, dass der Ausgleichsraum eine Kammer in einem Deckel des Zylinders ist. Vorteilhaft bei der Anordnung des Ausgleichsraumes im Deckel des Zylinders kann es sein, dass dieser Deckel des Zylinders durch den Anwender von außen leicht erreichbar ist und so Einstellmittel vorgesehen sein können, über welche das Verhalten, insbesondere das Ein- und Ausströmverhalten, bevorzugt vorgesehener Ventile oder entsprechender Werte des Rückstellmittels von außen durch den Anwender einstellbar bzw. selbst im Betrieb der Hydraulikeinheit einstellbar sind. Insbesondere bevorzugt kann ein im Deckel des Zylinder angeordneter Ausgleichsraum über einen zusätzlichen Überdruckkanal verfügen, durch welchen bei Überschreiten eines bestimmten kritischen Drucks das Hydraulikfluid in die Umgebung abgegeben werden kann, um eine Zerstörung der Hydraulikeinheit im äußersten Notfall zu verhindern. Insbesondere bevorzugt ist es, dass die Kolbeneinheit entlang einer Kolbenachse relativ zum Zylinder verlagerbar ist, wobei die Kolbeneinheit und der Fluidraum rotationssymmetrisch um die Kolbenachse ausgebildet sind.
• Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen mit Bezug auf die beigefügten Figuren. Es versteht sich, dass einzelne in den Figuren gezeigte Merkmale dabei im Rahmen der Erfindung auch den anderen Ausführungsformen eingesetzt werden können, sofern dies nicht explizit ausgeschlossen oder im Rahmen der Ausführbarkeit unmöglich ist.
• Es zeigen:
• 1 eine Schnittansicht einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Hydraulikeinheit,
• 2 eine Schnittansicht einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Hydraulikeinheit,
• 3 eine Schnittansicht einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Hydraulikeinheit,
• 4 eine Schnittansicht einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Hydraulikeinheit, und
• 5 eine Schnittansicht einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Hydraulikeinheit.
• Allen in den Figuren gezeigten Ausführungsformen ist gemein, dass ein bevorzugt zylinderförmig ausgeführter Zylinder 2 und eine Kolbeneinheit 4 vorgesehen ist, welche zusammen die Hydraulikeinheit 1 bilden. Die Kolbeneinheit 4 ist im Zylinder 2 geführt bzw. verlagerbar angeordnet. Die bevorzugte Anwendung der Hydraulikeinheit 1 ist ein Lenkzylinder einer Kraftfahrzeuglenkung. Insbesondere bevorzugt gelangt die Hydraulikeinheit 1 dabei in einem Nutzfahrzeug zum Einsatz.
• Die in 1 gezeigte bevorzugte Ausführungsform der Hydraulikeinheit 1 weist zudem zwei Deckel 24 auf, welche am Zylinder 2, bevorzugt an dessen distalen Enden rechts und links in der Figur, vorgesehen sind. Die Deckel 24 können dabei vorzugsweise einschraubbar, angeschweißt oder angelötet sein. Bei der in 1 gezeigten, bevorzugten Ausführungsform ist in einem der Deckel 24 ein Ausgleichsraum 8 vorgesehen, welcher über einen Kanal 82 mit dem vom Zylinder 2 gebildeten Fluidraum 22 in fluidleitender Verbindung steht. Der Ausgleichsraum 8 ist besonders bevorzugt als Kammer bzw. Aussparung im Deckel 24 eingebracht. Im Ausgleichsraum 8 ist ein Rückstellmittel 10 angeordnet, wobei das Rückstellmittel 10 im gezeigten Ausführungsbeispiel eine bevorzugte Gasblase ist. Bei der in der Figur gezeigten Darstellung wird der Ausgleichsraum 8 durch die Kolbenstange 42 der Kolbeneinheit 4 durchdrungen, wodurch der Ausgleichsraum 8 eine ringförmige bzw. ringraumförmige Geometrie erhält. Das Rückstellmittel 10 ist vorzugsweise ein kompressibles Gas und nimmt in einem Standardbetriebszustand der Hydraulikeinheit 1 vorzugsweise ein Volumen V_k ein, welches in einem bevorzugten Verhältnis zum Volumen V_i des Hydraulikfluids 6 steht. Die Figuren zeigen jeweils nur den Teil des Volumens V_i des Hydraulikfluids 6 welches sich in der Hydraulikeinheit 1 befindet. In der Figur weiterhin gezeigt ist, dass die Kolbeneinheit 4 einen Kolben 44 aufweist, welcher vorzugsweise den Fluidraum 22 in zwei voneinander getrennte Bereiche unterteilt.
• Bei der in 2 gezeigten bevorzugten Ausführungsform ist der Ausgleichsraum 8 in der Kolbeneinheit 4 angeordnet. Insbesondere bevorzugt ist dabei der Ausgleichsraum 8 in der Kolbenstange 42 der Kolbeneinheit 4 vorgesehen und über einen Kanal 82 mit dem Fluidraum 22 fluidleitend verbunden. In dem Ausgleichsraum 8 ist eine Membran 12 vorgesehen, welche das Rückstellmittel 10 vorzugsweise umschließt und so am Heraustreten aus dem Ausgleichsraum 8 hindert. Weiterhin ist deutlich gezeigt, dass sowohl im Fluidraum 22 als auch im Ausgleichsraum 8 die Membran 12 mit dem Rückstellmittel 10 umgebend, ein Hydraulikfluid 6 vorgesehen ist, welches vorzugsweise ein im Wesentlichen inkompressibles Medium ist.
• 3 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Hydraulikeinheit 1, wobei der Ausgleichsraum 8 vorzugsweise im Kolben 44 der Kolbeneinheit 4 angeordnet und über einen Kanal 82 mit dem Fluidraum 22 fluidleitend verbunden ist. Besonders bevorzugt ist im Ausgleichsraum 8 ein Ausgleichskolben 84 angeordnet, welcher das im Ausgleichsraum 8 angeordnete Rückstellmittel 10 räumlich von dem in den Ausgleichsraum 8 eingeströmten Hydraulikfluid 6 trennt. Der Ausgleichskolben 84 ist insbesondere bevorzugt innerhalb des Ausgleichsraumes 8 verlagerbar, bei der in der Figur gezeigten Ausführungsform, also vorzugsweise von rechts nach links in horizontaler Richtung verlagerbar. Für den bevorzugt ringförmig ausgebildeten Ausgleichsraum 8 ist dabei vorzugsweise ein ringförmig ausgebildeter Ausgleichskolben 84 mit entsprechenden Dichtungen vorgesehen, welche an den Innenwänden des Ausgleichsraumes 8 gleiten. In der Figur nicht gezeigt ist hierbei, dass um diesen bevorzugt vorgesehenen Ausgleichskolben 84 installieren zu können, der Kolben 44 zweigeteilt sein muss, weil ansonsten der Ausgleichskolben 84 nicht in den Ausgleichsraum 8 einbringbar ist. Je nach Druck, welcher im Hydraulikfluid 6 vorliegt, wird der Ausgleichskolben 84 also mehr nach links oder mehr nach rechts verschoben und dabei das Rückstellmittel 10 weniger bzw. mehr komprimiert. Weiterhin bevorzugt könnte es sein, dass das Rückstellmittel 10 als Feder ausgebildet ist, welche einer Verlagerung des Ausgleichskolbens 84 in der Figur nach rechts eine Rückstellkraft entgegensetzt.
• 4 zeigt eine weitere bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Hydraulikeinheit 1, wobei der Ausgleichsraum 8 in der Kolbenstange 42 der Kolbeneinheit 4 angeordnet ist und, wobei in dem Ausgleichsraum 8 ein Ausgleichskolben 84 verlagerbar angeordnet ist. Als Rückstellmittel 10 ist in diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel eine Feder, vorzugsweise eine Schraubenfeder, im Ausgleichsraum 8 angeordnet, welche eine Rückstellkraft auf den Ausgleichskolben 84 überträgt und diesen somit derart zu verlagern sucht, dass ein Einströmen von Hydraulikfluid 6 in den Ausgleichsraum 8 behindert wird. Da bei dieser bevorzugten Ausführungsform kein gasförmiges Rückstellmittel 10 in dem Ausgleichsraum 8 angeordnet ist, kann bevorzugt der Kanal 82, über welchen der Ausgleichsraum 8 mit dem Fluidraum 22 fluidleitend verbunden ist, auch oberhalb des Rückstellmittels 10 angeordnet sein. Auch für den bevorzugten Fall, dass statt einer Feder ein kompressibles Gas als Rückstellmittel 10 eingesetzt wird, verhindert der Ausgleichskolben 84 eine Vermischung von Hydraulikfluid 6 mit dem Rückstellmittel 10 sowie ein Austreten des Rückstellmittels 10 aus dem Ausgleichsraum 8 in den Fluidraum 22.
• 5 zeigt eine weitere bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Hydraulikeinheit 1, wobei eine Vielzahl von Ausgleichsräumen 8 vorgesehen sind. So kann es insbesondere bevorzugt sein, dass sowohl im Zylinder 2 als auch in der Kolbeneinheit 4 jeweils zumindest ein Ausgleichsraum 8 vorgesehen ist. Im Zylinder 2 bietet es sich bevorzugt an, einen oder mehrere Ausgleichsräume 8 in jeweils einem Deckel 24 des Zylinders 1 einzubringen. Bevorzugt ist es darüber hinaus, dass ein Ausgleichsraum 8 in der Kolbenstange 42 der Kolbeneinheit 4 angeordnet ist, während es weiterhin auch bevorzugt sein könnte, einen weiteren Ausgleichsraum 8 in dem Kolben 44 anzuordnen (nicht gezeigt). Bevorzugt ist in jedem Ausgleichsraum 8 ein Rückstellmittel 10 angeordnet, wobei in der gezeigten Ausführungsform die Rückstellmittel 10 als Gasblasen ausgelegt sind, welche jeweils von einer Membran vollständig umhüllt werden. Die Membran 12 trennt das Rückstellmittel 10 jeweils bevorzugt von dem umgebenden Hydraulikfluid 6 und verhindert so insbesondere bevorzugt ein Austreten des Rückstellmittels 10 aus dem jeweiligen Ausgleichsraum 8. Bevorzugt sind ein oder mehrere Ventile 86 vorgesehen, welche jeweils in einem Kanal 82 angeordnet sind und dazu dienen, das Ein- und Ausströmen von Hydraulikfluid 6 in den Ausgleichsraum 8 zu steuern. Dabei kann es insbesondere bevorzugt sein, dass eine bestimmte Druckdifferenz am Ventil 86 anliegen muss, damit das Ventil in eine geöffnete Stellung geht und Hydraulikfluid 6 durch den Kanal 82 in den Ausgleichsraum 8 ein- oder aus diesem herausströmen kann. Wie an dem linken Deckel 24 des Zylinders 2 gezeigt, kann es bevorzugt sein, dass zwei Kanäle 82 vorgesehen sind, von welchen einer zum Einströmen des Hydraulikfluids 6 und einer dem Ausströmen des Hydraulikfluids 6 dient und beide jeweils mit einem nur in eine Richtung öffnenden Ventil 86 ausgestattet sind. Weiterhin kann es, wie gezeigt, auch bevorzugt sein, dass nicht alle der Ausgleichsräume 8 mit einem Ventil 86 ausgestattet sind, sondern dass einzelne, wie z. B. der in der Figur rechts gezeigte Ausgleichsraum 8 über einen offenen Kanal 82 fluidleitend mit dem Fluidraum 22 des Zylinders 2 verbunden sind.
• Bezugszeichenliste

1

Hydraulikeinheit

2

Zylinder

4

Kolbeneinheit

6

Hydraulikfluid

8

Ausgleichsraum

10

Rückstellmittel

12

Membran

22

Fluidraum

24

Deckel

42

Kolbenstange

44

Kolben

82

Kanal

84

Ausgleichskolben

86

Ventil

V_k

Volumen des Rückstellmittels

V_i

Volumen des Hydraulikfluids

Claims (10)

1. Hydraulikeinheit (1) umfassend einen Zylinder (2) und eine Kolbeneinheit (4), wobei die Kolbeneinheit (4) sich zumindest bereichsweise in einen von dem Zylinder (2) umschlossenen Fluidraum (22) erstreckt und relativ zum Zylinder (2) verlagerbar ist, wobei im Fluidraum (22) ein Hydraulikfluid (6) vorgesehen ist, wobei in dem Zylinder (2) und/oder der Kolbeneinheit (4) ein Ausgleichsraum (8) vorgesehen ist, der mit dem Hydraulikfluid (6) in fluidleitender Verbindung steht, und wobei im Ausgleichsraum (8) ein Rückstellmittel (10) vorgesehen ist.
2. Hydraulikeinheit (1) nach einem Anspruch 1, wobei der Ausgleichsraum (8) innerhalb eines vom Zylinder (2) aufgespannten Raumes angeordnet ist.
3. Hydraulikeinheit (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Ausgleichsraum (8) mit dem Fluidraum (22) über einen Kanal (82) in Verbindung steht, und wobei der Kanal (82) bevorzugt unterhalb des Rückstellmittels (10) angeordnet ist.
4. Hydraulikeinheit (1) nach Anspruch 3, wobei in dem Kanal (82) ein Ventil (86) angeordnet ist, wobei das Ventil (86) ausgelegt ist, ein Einströmen des Hydraulikfluids (6) in den Ausgleichsraum (8) bis zu einem Grenzüberdruck des Hydraulikfluids (6) zu verhindern.
5. Hydraulikeinheit (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei im Ausgleichsraum (8), zwischen dem Rückstellmittel (10) und dem Hydraulikfluid (6) ein verlagerbarer Ausgleichskolben (84) vorgesehen ist, und wobei der Ausgleichskolben (84) Kräfte zwischen dem Hydraulikfluid (6) und dem Rückstellmittel (10) überträgt.
6. Hydraulikeinheit (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Membran (12) vorgesehen ist, welche das Rückstellmittel (10) am Austreten aus dem Ausgleichsraum (8) hindert.
7. Hydraulikeinheit (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in einem Standardbetriebszustand das Rückstellmittel (10) ein Volumen (V_k) einnimmt das in einem Verhältnis von 0,001 bis 0,05, vorzugsweise 0,001 bis 0,02 und insbesondere bevorzugt von ca. 0,002 bis 0,008 zum Volumen (V_i) des Hydraulikfluids (6) steht.
8. Hydraulikeinheit (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Vielzahl von Ausgleichsräumen (8) an der Kolbeneinheit (4) und/oder am Zylinder (2) vorgesehen ist.
9. Hydraulikeinheit (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Ausgleichsraum (8) in der Kolbeneinheit (4) angeordnet ist.
10. Hydraulikeinheit (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Ausgleichsraum (8) eine Kammer in einem Deckel (24) des Zylinders (2) ist.

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