DE102013226261A1 - Pulling rolling diaphragm cylinder for a disengagement / actuation system with heat compensation - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein hydraulisches Betätigungssystem für ein Kraftfahrzeug, mit einem ersten Hydraulikzylinder und einem zweiten Hydraulikzylinder, der mit je einem Gehäuse und einem dazu längsbeweglichen Kolben versehen ist, wobei die Hydraulikzylinder jeweils einen Hydraulikmittelfluid beinhaltenden Druckraum aufweisen und über eine Hydraulikmittelleitung miteinander verbunden sind, welche eine hydraulische Strecke definiert, wobei der erste Hydraulikzylinder mit einem Betätigungsorgan in Wirkzusammenhang bringbar ist oder steht und der zweite Hydraulikzylinder mit einer Ent- und/oder Verriegelungseinrichtung, wie einer Türöffnungs- oder Türverriegelungseinheit, in Wirkzusammenhang bringbar ist oder steht, wobei die beiden Hydraulikzylinder die Leitung und das Hydraulikmittelfluid aus solch einem Material und solch Materialien bestehen, dass eine axiale Ausdehnung der hydraulischen Strecke minimiert ist.The invention relates to a hydraulic actuation system for a motor vehicle, with a first hydraulic cylinder and a second hydraulic cylinder, which is each provided with a housing and a piston that can be moved longitudinally thereto, the hydraulic cylinders each having a pressure chamber containing hydraulic fluid and being connected to one another via a hydraulic fluid line, which defines a hydraulic path, the first hydraulic cylinder being or being in operative connection with an actuator and the second hydraulic cylinder being or being able to be brought in operative connection with an unlocking and / or locking device, such as a door opening or door locking unit, the two hydraulic cylinders being the Line and the hydraulic medium fluid consist of such a material and materials that an axial expansion of the hydraulic path is minimized.
Description
Die Erfindung betrifft ein hydraulisches Betätigungssystem für ein Kraftfahrzeug, wie einen Pkw oder ein Nutzfahrzeug, mit einem ersten und einem zweiten Hydraulikzylinder, mit je einem Gehäuse und einem dazu längsbeweglichen Kolben, wobei die beiden Hydraulikzylinder jeweils einen Hydraulikmittelfluid beinhaltenden Druckraum aufweisen und über eine Hydraulikmittelleitung miteinander verbunden sind, welche eine hydraulische Strecke definiert, wobei der erste Hydraulikzylinder mit einem Betätigungsorgan, wie einem Türgriff oder einem Türhebel, in Wirkzusammenhang steht und der zweite Hydraulikzylinder mit einer Ent- und/oder Verriegelungseinrichtung, wie einer Türöffnungs- oder Türverriegelungseinheit, etwa einem Schloss, in Wirkzusammenhang steht. The invention relates to a hydraulic actuation system for a motor vehicle, such as a car or a commercial vehicle, with a first and a second hydraulic cylinder, each having a housing and a longitudinally movable piston, wherein the two hydraulic cylinders each have a hydraulic fluid fluid-containing pressure chamber and a hydraulic medium line with each other are connected, which defines a hydraulic path, wherein the first hydraulic cylinder with an actuating member, such as a door handle or a door lever, operatively connected and the second hydraulic cylinder with a locking and / or locking device, such as a door opening or door locking unit, such as a lock , in context.
Unter einer Tür wird auch eine Klappe, wie eine Motorhaube und ein Kofferraumdeckel subsumiert.Under a door and a flap, such as a hood and a trunk lid is subsumed.
Aus dem Stand der Technik sind bereits Betätigungssysteme für Türschlösser bekannt, etwa aus der
Schlösser für eine Tür eines Kraftfahrzeuges sind auch aus der
Ein hydraulisch betätigtes Türschloss wird ferner in der
Die
Einen ähnlichen Weg geht auch die
Verschluss- und Verriegelungssysteme für Türen oder Klappen sind auch aus den Druckschriften
Die bisher bekannten Betätigungssysteme, etwa solche, die Bodenzüge verwenden, sind leider nicht immer wartungsfrei und sind gegenüber hydraulischen Systemen nachteilig. Bei hydraulischen Systemen muss jedoch ein Flüssigkeitsreservoir vorgehalten werden und in Kauf genommen werden, dass die üblichen, bewegten Dichtungen verschleißen, was wiederum zu Wartungsaktivitäten, wie dem Erneuern der Dichtungen und dem Nachfüllen von Hydraulikmittel führt. The previously known actuation systems, such as those that use floor cables, are unfortunately not always maintenance-free and are disadvantageous compared to hydraulic systems. However, in hydraulic systems, a reservoir of liquid must be maintained and tolerated by the usual moving seals, which in turn leads to maintenance activities such as replacement of the seals and replenishment of hydraulic fluid.
Die bekannten Systeme sind üblicherweise nicht wartungsfrei, insbesondere, wenn Seilzugsysteme eingesetzt werden. Bei hydraulischen Systemen muss meistens ein Ausgleichsbehälter vorgehalten werden, was ungewünscht ist. Ferner nutzen sich bei hydraulischen Systemen im Regelfall die Dichtungen ab, da diese bewegt sind. Auch ist auffallend, dass sich aufgrund der Temperatureinwirkung mangelnde Präzision bei hydraulischen Betätigungssystemen einstellt. Dies ist auch bei Seilzugsystemen zu beobachten. Dies liegt häufig daran, dass sich die Betätigungssysteme unterschiedlich stark längen bzw. kürzen.The known systems are usually not maintenance-free, especially when cable systems are used. In hydraulic systems usually a reservoir must be kept, which is undesirable. Furthermore, in hydraulic systems, as a rule, the seals wear off, since these are moved. It is also striking that, due to the influence of temperature, inadequate precision sets in hydraulic actuation systems. This is also observed in cable systems. This is often because the actuation systems vary in length or shorten.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, solche Nachteile abzustellen und eine reibungsreduzierte, möglichst verschleiß- und wartungsfreie Betätigungssystemkonfiguration zur Verfügung zu stellen, die auch eine hohe Lebensdauer aufweist. Insbesondere sollen die bei Seilzugsystemen üblichen Konstruktionshemmnisse, etwa solche, die durch die Radien bei Seilzugsystemen bedingt sind, behoben werden.It is an object of the present invention to eliminate such disadvantages and to provide a friction-reduced, wear-free and maintenance-free as possible operating system configuration, which also has a long life. In particular, the design constraints common in cable systems, such as those caused by the radii in cable systems, should be resolved.
Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen hydraulischen Betätigungssystem erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die beiden Hydraulikzylinder, die Leitung und das Hydraulikmittelfluid aus solch einem Material oder solch Materialien bestehen, dass eine axiale Ausdehnung der hydraulischen Strecke minimiert ist. Unter einem Hydraulikzylinder wird dabei nicht zwingend nur eine zylinderartige oder hohlzylinderartige Konfiguration verstanden, sondern letztlich, das ein Hydraulikbetätigungssystem stellende Konglomerat aus Gehäuse, Kolben, Dichtungen, Anschlüssen und weiteren diesbezüglichen Bauteilen. This object is achieved in a generic hydraulic actuation system according to the invention that the two hydraulic cylinders, the line and the hydraulic fluid fluid consist of such a material or such materials that an axial extent of the hydraulic path is minimized. A hydraulic cylinder is not necessarily understood to mean only a cylinder-like or hollow-cylinder-like configuration, but ultimately a conglomerate of housing, pistons, seals, connections and other relevant components which constitute a hydraulic actuation system.
Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen beansprucht und werden nachfolgend näher erläutert.Advantageous embodiments are claimed in the subclaims and are explained in more detail below.
So ist es von Vorteil, wenn im ersten Hydraulikzylinder und/oder dem zweiten Hydraulikzylinder eine Rollmembran den Druckraum begrenzt. Eine solche Rollmembran ist bspw. aus der
Ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel ist ferner dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse und/oder der Kolben des ersten Hydraulikzylinders und/oder des zweiten Hydraulikzylinders aus Kunststoff, wie Polyamid, etwa PA6-12 gefertigt ist. Dadurch kann das Gesamtsystem relativ kostengünstig hergestellt werden.An advantageous embodiment is further characterized in that the housing and / or the piston of the first hydraulic cylinder and / or the second hydraulic cylinder made of plastic, such as polyamide, about PA6-12 is made. As a result, the overall system can be manufactured relatively inexpensively.
Wenn als Hydraulikmittel eine Flüssigkeit, ein Gemisch (oder eine Emulsion oder Suspension), wie Wasser mit Frostschutzmittel, Bremsflüssigkeit oder Öl in den beiden Druckräumen der beiden Hydraulikzylinder sowie der Hydraulikmittelleitung enthalten ist, so kann ein kostengünstiges Hydraulikmittel eingesetzt werden, welches im Zusammenspiel mit werkstofflich geschickt konfigurierten Hydraulikzylindern eine Längenänderung (Ausdehnung oder Verkürzung) der hydraulischen Strecke bei Temperatureinwirkung verhindert.If a liquid, a mixture (or an emulsion or suspension), such as water with antifreeze, brake fluid or oil in the two pressure chambers of the two hydraulic cylinders and the hydraulic medium line is included as a hydraulic fluid, then a cost-effective hydraulic means can be used, which in conjunction with material Cleverly configured hydraulic cylinders prevent a change in length (expansion or shortening) of the hydraulic path under the effect of temperature.
Es ist auch zweckmäßig, wenn der Kolben zumindest teilweise im Gehäuse angeordnet ist. Dadurch kann entweder der Kolben festgehalten sein und das Gehäuse bewegungsauslösend wirken, oder das Gehäuse festgehalten sein und der Kolben bewegungsauslösend wirken. In beiden Fällen findet eine Relativbewegung zwischen den Kolben und den Gehäusen statt, wobei von einem Druck- oder Zugelement diese Relativbewegung aus initiiert wird.It is also expedient if the piston is at least partially disposed in the housing. As a result, either the piston can be held and the housing can act to trigger the movement, or the housing can be held fast and the piston can act to trigger movement. In both cases, a relative movement takes place between the pistons and the housings, wherein this relative movement is initiated by a pressure or tension element.
Um Leckage zu vermeiden, ist es von Vorteil, wenn die Räume überall dichtend an einem gehäusefesten Verschluss, an dem Kolben und/oder an dem Gehäuse festgelegt sind. In order to avoid leakage, it is advantageous if the rooms are sealingly fixed on a housing-fixed closure, on the piston and / or on the housing.
Die Gestaltungsfreiheit wird erhöht, wenn der Kolben durch einen etwa als Gehäusebohrung ausgestalteten Gehäusedurchgang ragt und/oder von außerhalb des Druckraums an einem mittigen Abschnitt der Rollmembran anliegt, wobei ein offenes Ende der als Sack ausgebildeten Rollmembran an einem gehäusefesten Bauteil, wie dem Gehäuseverschluss, dichtend angebracht ist, oder ein erstes Ende der als Schlauch ausgebildeten Rollmembran an einem gehäusefesten Bauteil, wie dem Gehäuse selber, dichtend angebracht ist und ein zweites Ende der Rollmembran am Kolben dichtend angebracht ist, oder ein offenes Ende der als Sack ausgebildeten Rollmembran an einem kolbenfesten Bauteil, wie dem Kolben selber, dichtend angebracht ist.The freedom of design is increased when the piston protrudes through a designed approximately as a housing bore housing passage and / or rests from outside the pressure chamber at a central portion of the rolling diaphragm, wherein an open end of the formed as a sack rolling diaphragm on a housing-fixed component, such as the housing closure, sealing is mounted, or a first end of the tube formed as a rolling diaphragm on a housing-fixed component, such as the housing itself, sealingly mounted and a second end of the rolling diaphragm is sealingly attached to the piston, or an open end of the bag formed as a rolling diaphragm on a piston-fixed component , as the piston itself, is sealingly attached.
Die Belastbarkeit des Betätigungssystems wird verbessert, wenn zwischen der Rollmembran und dem Gehäuse eine Stützhülse vorhanden ist, welche in Radialrichtung abstützend auf die Rollmembran wirkt. Die Lebensdauererwartung wird dadurch verbessert. Auch ist es von Vorteil, wenn die Stützhülse mit dem Kolben gekoppelt ist. Relativbewegungen zwischen der Rollmembran und dem Gehäuse werden dadurch vermindert oder sogar ausgeschlossen, je nachdem, wie groß die axiale Länge der Stützhülse ist. Vorteilhafterweise ist die Stützhülse so groß bemessen, also hat eine solch axiale Länge, dass selbst im größten Zustand des Druckraums die Rollmembran nicht in Anlage mit einer äußeren Gehäusewandung gelangt.The load capacity of the actuation system is improved when a support sleeve is provided between the rolling diaphragm and the housing, which supportively acts on the rolling diaphragm in the radial direction. The life expectancy is thereby improved. It is also advantageous if the support sleeve with the piston is coupled. Relative movements between the rolling diaphragm and the housing are thereby reduced or even eliminated, depending on how large the axial length of the support sleeve. Advantageously, the support sleeve is dimensioned so large, so has such an axial length that even in the largest state of the pressure chamber, the rolling diaphragm does not come into contact with an outer housing.
Die Einsetzbarkeit eines hydraulischen Betätigungssystems wird verbessert, wenn mit dem Gehäuse eine Zugstange oder ein Zugseil verbunden ist.The applicability of a hydraulic actuation system is improved when a pull rod or pull rope is connected to the housing.
Mit anderen Worten betrifft die Erfindung ein Übertragungssystem für Kräfte als Ersatz für Seilzugsysteme zur Betätigung von Türentriegelungen. Seilzugsysteme müssen nämlich bestimmte Mindest-Verlegeradien einhalten, was nun unnötig wird. Es wird insbesondere vorgeschlagen, ein auf dem Prinzip des Rollmembran-Zylinders aufbauendes Ausrücksystem zu verwenden, bei dem mittels günstiger Wahl von Werkstoffen und Betriebsflüssigkeiten die axiale Ausdehnung der hydraulischen Strecke aufgrund von Temperaturschwankungen deutlich reduziert ist. Das komplette System kann oder soll vorbefüllt sein. Die Rollmembran-Zylinder sind als zugkraftübertragende Zylinder ausgeführt, so dass ein Seilzugsystem ohne Änderungen der Anbindung ersetzt werden kann.In other words, the invention relates to a transmission system for forces as a replacement for cable systems for actuating door unlockings. Cable systems have to comply with certain minimum installation radii, which is now unnecessary. In particular, it is proposed to use a release system based on the principle of the rolling diaphragm cylinder, in which the axial extent of the hydraulic section due to temperature fluctuations is markedly reduced by means of a favorable choice of materials and operating fluids. The complete system can or should be prefilled. The rolling diaphragm cylinders are designed as traction-transmitting cylinder, so that a cable system can be replaced without changing the connection.
Während hydraulische Ausrücksysteme bisher in der Regel einen Primärraum aufweisen, in dem der Druck aufgebaut wird, und einen Sekundärraum aufweisen, der mit einem Reservoir verbunden ist, kann nun auf ein solches Reservoir verzichtet werden. Im unbetätigten Zustand war bisher der Primär- und der Sekundärraum miteinander verbunden. Während dies früher beim Aufheizen dieser Verbindungsstrecke bzw. Abkühlen zu einem Flüssigkeitsabgleich über Bohrungen führte, kann nun ein Ausrücksystem mit einem Rollmembran-Zylinder dargestellt werden, welches aus Kosten- und Bauraumgründen ohne einen Sekundärraum auskommt und an dem bei Temperaturschwankungen eine vergleichbare oder geringere axiale Längenausdehnung, auftritt. Das System ist vollständig vorbefüllt. Eine Selbstbetätigung des Systems aufgrund der Erwärmung und dadurch zugrunde liegende axiale Ausdehnungen der Übertragungsstrecke werden vermieden. Der Betätigungsweg der hydraulischen Strecke ändert sich bei der Erfindung aber aufgrund Abkühlens und Zusammenziehens nun nicht mehr, wodurch ein sichereres Öffnen der Verriegelung ermöglicht wird. Die Anzahl an Einzelteilen wird bei der Erfindung reduziert, was zu einer kostengünstigeren Gestaltung der Konstruktion führt. While hydraulic release systems so far usually have a primary space in which the pressure is built up, and have a secondary space which is connected to a reservoir, can now be dispensed with such a reservoir. In the unactuated state, the primary and secondary rooms were previously connected. While this earlier when heating up this link or cooling led to a fluid balance through holes, now a release system can be represented with a rolling diaphragm cylinder, which manages for cost and space reasons without a secondary space and at the temperature fluctuations in a comparable or smaller axial length , occurs. The system is completely pre-filled. A self-actuation of the system due to the heating and thereby underlying axial expansions of the transmission path can be avoided. The actuation of the hydraulic route changes in the invention but due to cooling and contraction no longer, creating a safer opening of the lock is made possible. The number of parts is reduced in the invention, resulting in a more cost-effective design of the construction.
Es ist vorteilhaft, wenn im Gehäuse eine Membran enthalten ist, welche zwischen dem Gehäuse und dem Kolben abdichtend wirkt. Der Kolben stellt dabei einen Stift dar, der in das Gehäuse eintaucht und in der Gehäusebohrung geführt wird. Das Gehäuse stützt die Membran in radialer Richtung ab. Jeweils ist die Membran über eine umlaufende Wulstausgestaltung am Gehäuseverschluss in axialer Richtung fixiert, wobei die Wulstausgestaltung / der Wulst zwischen dem Gehäuseverschluss und dem Gehäuse abdichtet. Es ist eine Schnappverbindung in axialer Richtung dabei einsetzbar. Die Leitung mündet in den Gehäuseverschluss. Ein solches System ist als voll befülltes System ohne Steckverbindung realisierbar. Es befindet sich am Gehäuseverschluss des Geber- oder des Nehmerzylinders ein Zulauf, über den die Befüllung stattfinden kann und der mittels eines Verschlussstopfens verschlossen wird. It is advantageous if a membrane is contained in the housing, which acts sealingly between the housing and the piston. The piston is doing a pin, which dips into the housing and is guided in the housing bore. The housing supports the membrane in the radial direction. In each case, the membrane is fixed in the axial direction via a circumferential bead configuration on the housing closure, wherein the bead configuration / the bead seals between the housing closure and the housing. It is a snap connection in the axial direction can be used. The line opens into the housing closure. Such a system can be realized as a fully filled system without a plug connection. It is located on the housing closure of the master cylinder or the slave cylinder, an inlet through which the filling can take place and which is closed by means of a sealing plug.
Wird auf der Geberseite der Kolben in das Gehäuse gedrückt, so rollt sich die Membran auf den Kolben auf. Durch das Eintauchen des Kolbens in das Gehäuse wird Flüssigkeit von der Geber- zur Nehmerseite verdrängt. An der Nehmerseite findet der umgekehrte Mechanismus statt. Der Kolben wird aus dem Gehäuse herausgedrückt und die Membran rollt sich vom Kolben ab.If the piston is pressed into the housing on the encoder side, the diaphragm rolls onto the piston. By immersing the piston in the housing liquid is displaced from the donor to slave side. On the slave side, the reverse mechanism takes place. The piston is pushed out of the housing and the membrane rolls off the piston.
Ein solches System ist statt eines Seilzuges zwischen einem Türgriff und einer Türverriegelung einsetzbar. Dabei können Seilzugkräfte um die 20 N vorliegen und Betätigungswege am Seilzug von ungefähr 15 mm vorliegen. Wird der Geber- und der Nehmerzylinder der erfinderischen Lösung der gleichen hydraulischen Fläche ausgeführt, so würde sich bei einem Kolbendurchmesser von dK von 12 mm (Wirkdurchmesser 14,5 mm, ein Gehäusedurchmesser von DG = 21 mm ergeben. Die Gehäuselänge würde L=50 mm betragen. Der Betätigungsdruck könnte dann bei rund 0,13 MPa (ca. 1,3 bar) liegen. Such a system can be used instead of a cable between a door handle and a door lock. In this case, cable tensile forces can be present around the 20 N and actuation paths on the cable pull of approximately 15 mm are present. If the master cylinder and the slave cylinder of the inventive solution of the same hydraulic surface are designed, a housing diameter of d G = 21 mm would result for a piston diameter of d K of 12 mm (effective diameter 14.5 mm) The actuation pressure could then be around 0.13 MPa (about 1.3 bar).
Auf einen Fluidaustausch in einem Reservoir im Geberzylinder, was häufig auch als Schnüffelfunktion bezeichnet wird, kann verzichtet werden, wenn kein Flüssigkeitsverlust während des Betriebs stattfindet, ergo keine Luft in das System eindringen kann, und sich aufgrund von Temperaturschwankungen die hydraulische Säule nicht mehr axial ausdehnt. All dies ist bei einer erfindungsgemäßen Ausgestaltung gewährleistet, insbesondere da bei Membranzylindern keine Schlepp-Leckage auftritt und das System dabei hermetisch von der Umgebung abgekoppelt ist. On a fluid exchange in a reservoir in the master cylinder, which is often referred to as sniffer function, can be dispensed with, if no loss of fluid takes place during operation, ergo no air can penetrate into the system, and due to temperature fluctuations, the hydraulic column no longer expands axially , All this is ensured in an embodiment according to the invention, in particular since no drag leakage occurs in diaphragm cylinders and the system is thereby hermetically decoupled from the environment.
Durch eine günstige Kombination des Werkstoffs, aus dem die Leitung und die Zylinder bestehen und der Betriebsflüssigkeit, wird die axiale Ausdehnung der hydraulischen Strecke minimiert. By a favorable combination of the material of which the line and the cylinders are made and the working fluid, the axial extent of the hydraulic path is minimized.
In einem Rohr mit einem Längenausdehnungskoeffizienten α befindet sich eine Flüssigkeit mit dem Volumenausdehnungskoeffizienten γ. Bei einer Temperaturänderung ΔT des Rohres der Länge L und dem Durchmesser dR beträgt dessen Änderung des Volumeninhalts ΔVR aufgrund Längen- und Querschnittsänderungen näherungsweise: ΔVR = π/4·L·dR 2[(1+α·ΔT)3 – 1]. Die Änderung des im Rohr befindlichen Flüssigkeitsvolumens ΔVFl beträgt: ΔVFl = π/4·L·dR 2·γ·ΔT.In a tube with a coefficient of linear expansion α is a liquid with the volume expansion coefficient γ. With a temperature change ΔT of the tube of length L and the diameter d R , its change in the volume content ΔV R due to changes in length and cross-section is approximately: ΔV R = π / 4 · L · d R 2 [(1 + α · ΔT) 3 1]. The change of the liquid volume ΔV Fl in the pipe is: ΔV Fl = π / 4 * L * d R 2 * γ * ΔT.
Es ergibt sich keine axiale Ausdehnung der Fluidsäule aufgrund von Temperaturänderungen, wenn:
ΔVR= ΔVFl. Werden diese Gleichungen nach γ aufgelöst, ergibt sich γ= [(1 + α·ΔT)3 – 1]/ΔT.There is no axial expansion of the fluid column due to temperature changes when:
ΔV R = ΔV Fl . If these equations are solved for γ, γ = [(1 + α · ΔT) 3 - 1] / ΔT.
Um dieses Ziel näherungsweise zu erreichen, sollte der Werkstoff, aus dem die Leitung und die Zylinder bestehen, einen hohen Wärmeausdehnungskoeffizienten α besitzen. Hierbei würde sich ein unverstärkter Thermoplast anbieten. Beispielsweise bietet sich ein Polyamid an, wie z.B. PA6-12. Hier wäre α = 1,3·10–4·1/K. Damit ergibt sich im Idealfall bei einer Temperaturänderung von 60 °C ein Volumenausdehnungskoeffizient der Flüssigkeit von γ = 0,4·10–3·1/K. To achieve this goal approximately, the material of which the pipe and the cylinder are made should have a high thermal expansion coefficient α. This would offer an unreinforced thermoplastic. For example, offers a polyamide, such as PA6-12. Here, α = 1.3 · 10 -4 · 1 / K. This results in the ideal case with a temperature change of 60 ° C, a volume expansion coefficient of the liquid of γ = 0.4 · 10 -3 · 1 / K.
Das Betriebsmedium sollte also einen Volumenausdehnungskoeffizienten γ von rund 0,4·10–3·1/K bei einer Einsatztemperatur von bis zu –40 °C besitzen. Hierfür würde sich z.B. Kühlflüssigkeit eignen, etwa Wasser mit einem 50 % Frostschutzmittelanteil. Im Bereich von 20 °C bis –40 °C würde sich dabei ein γ-Wert von 0,4·10–3·1/K einstellen und im Bereich von 20 °C bis 80 °C würde sich dabei ein γ-Wert von 0,6·10–3·1/K einstellen.The operating medium should therefore have a volume expansion coefficient γ of around 0.4 · 10 -3 · 1 / K at an operating temperature of up to -40 ° C. For this example, coolant would be suitable, such as water with a 50% antifreeze share. In the range of 20 ° C to -40 ° C, a γ value of 0.4 · 10 -3 · 1 / K would be set and in the range of 20 ° C to 80 ° C, a γ value of 0.6 · 10 -3 · 1 / K.
Möglich wäre also ein Ausrücksystem mit einer Leitungslänge von 400 mm und einem Leitungsinnendurchmesser von 3 mm. Der Innendurchmesser der beiden Zylinder beträgt ca. 12 mm, bei einem Kolbendurchmesser von ca. 8 mm und einem Hub von ca. 16 mm. Die folgende Quelle zeigt ausgehend von der Raumtemperatur die axiale Verkürzung bzw. die Längung bei einem Seilzugsystem, einem Ausrücksystem mit einem Rollmembranzylinder mit einer günstigen und einer eher ungünstigen Werkstoff-Flüssigkeitskombination:
Über den gesamten Temperaturbereich zeigt das günstig ausgelegte hydraulische System sogar eine geringere axiale Ausdehnung als ein entsprechendes Seilzugsystem. Durch eine Verringerung der Innendurchmesser könnte die axiale Ausdehnung aufgrund von Temperaturschwankungen noch weiter reduziert werden.Over the entire temperature range, the low-priced hydraulic system even shows a smaller axial extent than a corresponding cable pull system. By reducing the inner diameter, the axial expansion due to temperature fluctuations could be further reduced.
Ein Einsatz könnte auch bei Kupplungs-Ausrücksystemen möglich sein. Dort kann mittels günstiger Wahl von Werkstoffen und Betriebsflüssigkeit die axiale Ausdehnung der hydraulischen Strecke kraft Temperaturschwankungen deutlich reduziert werden. Vorteile wie bei Türgriffen und Türverriegelungssystemen stellen sich auch dort ein.An insert could also be possible with clutch release systems. There, by means of a favorable choice of materials and operating fluid, the axial extent of the hydraulic path due to temperature fluctuations can be significantly reduced. Benefits such as door handles and door locking systems are also present there.
Als Ersatz für Seilzugsysteme wird somit ein wartungsfreies hydraulisches Zugsystem zur Verfügung gestellt, welches nahezu keine Reibung aufweist und den Bauraum optimal nutzt. Probleme, wie sie bei engen Verlegeradien und vorhandener Reibung zwischen einem Seil und einem Führungsrohr bekannt sind, werden dadurch vermieden.As a replacement for cable systems thus a maintenance-free hydraulic tension system is provided, which has almost no friction and optimally uses the space. Problems, as they are known at tight Verlegeradien and existing friction between a rope and a guide tube, thereby avoided.
Eine besondere Ausführungsform könnte auch dadurch beschrieben werden, dass sich im Gehäuse eine Rollmembran befindet, welche zwischen dem Gehäuse und dem Kolben abdichtend wirkt. Hierbei ist die Rollmembran außen am Gehäuse und innen am Kolben befestigt. Der Kolben ist zur Umgebung hin fixiert und das Gehäuse ist axial beweglich. Die Leitung mündet in den Kolben. Das Gehäuse führt am Kolben vorbei zur Anbindung für eine Zugstange oder ein Zugseil. Das Gehäuse stützt die Rollmembran nach außen hin ab, weswegen, insbesondere bei kleineren Betriebsdrücken, auf eine Armierung der Rollmembran verzichtet werden kann. Eine Armierung der Rollmembran ist jedoch sonst probat. Dies ermöglicht in allen Fällen kleinere Biegeradien der Rollmembran und damit eine kompaktere Bauweise. Falls eine Feder benötigt wird, die den Zylinder entgegen der Zugkraft vorspannt, kann diese ebenfalls im Zylinder untergebracht werden. A particular embodiment could also be described by the fact that there is a rolling diaphragm in the housing, which acts sealingly between the housing and the piston. Here, the rolling diaphragm is attached to the outside of the housing and inside the piston. The piston is fixed to the environment and the housing is axially movable. The pipe opens into the piston. The housing leads past the piston to the connection for a pull rod or a pull rope. The housing supports the rolling diaphragm to the outside, which is why, especially at lower operating pressures, a reinforcement of the rolling diaphragm can be dispensed with. A reinforcement of the rolling membrane is otherwise probat. This allows in all cases smaller bending radii of the rolling diaphragm and thus a more compact design. If a spring is required, which biases the cylinder against the tensile force, this can also be accommodated in the cylinder.
Der vorgestellte Zylinder kann sowohl als Geber- als auch als Nehmerzylinder eingesetzt werden. Wird am Zugseil gezogen, bewegt sich das Gehäuse in Richtung des Kolbens. Der Kolben taucht in das Gehäuse ein und verdrängt die Flüssigkeit über die Leitung in Richtung des anderen Zylinders. Lässt die Zugkraft nach, so drückt entweder die Feder oder eine am anderen Zylinder angreifende Zugkraft das Gehäuse in seine Ausgangsstellung zurück.The presented cylinder can be used both as a donor and slave cylinder. Pulling on the pull cable causes the housing to move in the direction of the piston. The piston dips into the housing and displaces the fluid through the line in the direction of the other cylinder. If the traction decreases, either the spring or a pulling force acting on the other cylinder forces the housing back into its original position.
Auf einen Austausch mit einem Reservoir am Geberzylinder, also auf die sog. Schnüffelfunktion, kann verzichtet werden. Die Vorteile von auch als Balgzylinder bezeichneten Elementen kann umfassend genutzt werden. Aus Kostengründen kann das gesamte System aus Kunststoff gefertigt werden. Kunststoff bietet einen relativ großen Längenausdehnungskoeffizienten von z.B. 1,5·10–4/K. Hätte die Flüssigkeit einen Volumenausdehnungskoeffizienten von 0,3·10–3·1/K, würden die Rohrwandungen mit einem Längenkoeffizienten von 1,5·10–4·1/K so stark schwinden bzw. sich ausdehnen, dass die Volumenausdehnung der Flüssigkeit der Querschnittserweiterung des Rohres entspricht, also keine axiale Ausdehnung der Flüssigkeitssäule stattfindet.On an exchange with a reservoir on the master cylinder, so the so-called. Sniffing function, can be omitted. The advantages of also referred to as bellows cylinder elements can be used extensively. For cost reasons, the entire system can be made of plastic. Plastic offers a relatively large coefficient of linear expansion of, for example, 1.5 · 10 -4 / K. If the liquid had a volume expansion coefficient of 0.3 · 10 -3 · 1 / K, the pipe walls with a length coefficient of 1.5 · 10 -4 · 1 / K would shrink or expand so much that the volume expansion of the liquid would increase Cross-sectional enlargement of the tube corresponds, so no axial expansion of the liquid column takes place.
Bremsflüssigkeit besitzt einen Volumenausdehnungskoeffizienten von 0,9·10–3·1/K, d.h. die hydraulische Strecke würde sich axial spürbar verkürzen bzw. längen. Kühlwasser, wie eine 50%ige Wasser-Glysantin-Mischung hätte aber nur einen Volumenausdehnungskoeffizienten von 0,5·10–3·1/K, was die axiale Änderung der Flüssigkeitssäule deutlich reduzieren würde, wodurch auch eine Schnüffelfunktion verzichtbar wäre.Brake fluid has a volume expansion coefficient of 0.9 · 10 -3 · 1 / K, ie the hydraulic distance would be noticeably shortened or lengthened axially. Cooling water, such as a 50% water-glysantine mixture would have only a volume expansion coefficient of 0.5 · 10 -3 · 1 / K, which would significantly reduce the axial change of the liquid column, whereby a sniffer function would be dispensable.
Es ist auch eine Variante möglich, bei der die Rollmembran in axialer Richtung fixiert auf dem Gehäuse angebracht ist, wobei sich das Gehäuse zur Umgebung hin abdichtet. Am Gehäuse ist eine Hülse befestigt, auf der die Rollmembran abrollen kann. Die Hülse stützt den Balg in radialer Richtung. Von der Hülse wird der Kolben geführt. Im Kolben befinden sich Nieten, in denen das Gehäuse axialbeweglich läuft. Das Zugseil ist am Kolben fixiert. Das Gehäuse stützt die Zugkraft zur Umgebung hin ab.It is also a variant possible in which the rolling diaphragm is mounted fixed in the axial direction on the housing, wherein the housing seals to the environment. On the housing a sleeve is fixed, on which the rolling diaphragm can roll. The sleeve supports the bellows in the radial direction. From the sleeve of the piston is guided. The piston contains rivets in which the housing moves axially. The pull rope is fixed to the piston. The housing supports the tensile force towards the environment.
Der Zylinder kann dann sowohl als Geber- als auch als Nehmerzylinder eingesetzt werden. Wird am Zugseil gezogen, bewegt sich der Kolben in Richtung Gehäuse und verdrängt die Flüssigkeit über die Leitung in Richtung des anderen Zylinders.The cylinder can then be used both as a donor and slave cylinder. Pulling on the pull cable causes the piston to move towards the housing, displacing the fluid through the pipe towards the other cylinder.
Es wird ein hydraulisches Übertragungssystem für Kräfte mit einem Geber- und einem Nehmerzylinder, eine diese verbindende hydraulische Strecke und einem Übertragungsfluid, wobei der Geber- und der Nehmerzylinder als Rollmembran aufgeführt sind bzw. diese enthalten, vorgeschlagen, wobei herauszustellen ist, dass die Werkstoffe der Zylinder und einer Betriebsflüssigkeit derart aufeinander abgestimmt sind, dass die axiale Ausdehnung der hydraulischen Strecke aufgrund von Temperaturschwankungen minimiert ist.It is a hydraulic transmission system for forces with a master cylinder and a slave cylinder, a hydraulic route connecting them and a transfer fluid, the donor and the slave cylinder are listed as rolling diaphragm or these, proposed, it being emphasized that the materials of the Cylinder and a working fluid are matched to one another such that the axial extent of the hydraulic path is minimized due to temperature fluctuations.
Dieses System wird weitergebildet dadurch, dass der Geber- und der Nehmerzylinder aus Kunststoff, insbesondere PA6-12 besteht und das Übertragungsfluid Wasser mit Frostschutzmittel ist.This system is further developed by the fact that the master cylinder and the slave cylinder made of plastic, in particular PA6-12 and the transfer fluid is water with antifreeze.
Auch wird das System dadurch weitergebildet, dass der Geber- und/oder der Nehmerzylinder mittels Zugkraft betätigt werden kann.Also, the system is further developed by the fact that the donor and / or the slave cylinder can be actuated by pulling force.
Die Erfindung wird nachfolgend auch mit Hilfe einer Zeichnung näher erläutert, in der drei Ausführungsbeispiele dargestellt sind. Es zeigen: The invention will be explained in more detail below with the aid of a drawing in which three embodiments are shown. Show it:
Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen nur dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente werden mit denselben Bezugszeichen versehen. The figures are merely schematic in nature and are only for the understanding of the invention. The same elements are given the same reference numerals.
In
Das hydraulische Betätigungssystem
In der Hydraulikmittelleitung
Während in der
Anders als in dem Ausführungsbeispiel gemäß
Es ist auch ein Rückstellmittel
Eine Stützhülse
Dabei weist das Gehäuse
Die Stützhülse
Der mittige Abschnitt der Rollmembran
Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- hydraulisches Betätigungssystem hydraulic actuation system
- 22
- erster Hydraulikzylinder first hydraulic cylinder
- 33
- zweiter Hydraulikzylinder second hydraulic cylinder
- 44
- Gehäuse casing
- 55
- Kolben piston
- 66
- Gehäusebohrung housing bore
- 77
- Stirnfläche face
- 88th
- mittiger Bereich central area
- 99
- Membran membrane
- 1010
- Rollmembran rolling diaphragm
- 1111
- offenes Ende open end
- 1212
- Wulst bead
- 1313
- Nut groove
- 1414
- Gehäuseverschluss housing lock
- 1515
- Leitung/Hydraulikmittelleitung Line / hydraulic medium line
- 1616
- Druckraum pressure chamber
- 1717
- Hydraulikmittel hydraulic fluid
- 1818
- erstes Ende der Rollmembran first end of the rolling diaphragm
- 1919
- Biegeradius bending radius
- 2020
- zweites Ende der Rollmembran second end of the rolling diaphragm
- 2121
- Drahtring wire ring
- 2222
- Rückstellmittel Return means
- 2323
- Druckfeder compression spring
- 2424
- Verlängerungszapfen extension pin
- 2525
- Austrittsöffnung outlet opening
- 2626
- Zugstange/Zugseil Tongue / pull cable
- 2727
- Stützhülse support sleeve
- 2828
- Nut groove
- 2929
- Platte plate
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Legal Events
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R081 | Change of applicant/patentee |
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