DE102015203231A1

DE102015203231A1 - Schwingungstilger

Info

Publication number: DE102015203231A1
Application number: DE102015203231.0A
Authority: DE
Inventors: Jérémy Keller; Benjamin Thumbach
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2015-02-24
Filing date: 2015-02-24
Publication date: 2016-08-25

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Schwingungstilger mit einer Volumenaufnahme. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass die Volumenaufnahme nicht linear ausgeführt ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Schwingungstilger mit einer Volumenaufnahme. Die Erfindung betrifft auch eine Hydraulikleitung mit einem derartigen Schwingungstilger.
Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2009 049 243 A1 ist ein Schwingungsdämpfer für ein hydraulisches Betätigungssystem einer Kraftfahrzeugkupplung bekannt, umfassend ein Gehäuse, dessen Innenraum mit dem Hydraulikstrang des hydraulischen Betätigungssystems verbindbar ist, wobei im Innenraum des Gehäuses wenigstens ein beweglicher Kolben angeordnet ist, der auf das Hydraulikmedium des hydraulischen Betätigungssystems einwirkt, um Schwingungen zu dämpfen. Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2009 004 706 A1 ist ein Schwingungsdämpfer zur Dämpfung einer hydraulischen Schwingung einer Flüssigkeit in einer Druckleitung zwischen einem Geberzylinder und einem Nehmerzylinder einer Kupplungsbetätigung bekannt, wobei der Schwingungsdämpfer umfasst: eine Kammer, zwei Anschlüsse zum Anschluss der Druckleitung, wobei die Anschlüsse an der Kammer angeordnet sind, so dass die Kammer in Serie mit der Druckleitung verbindbar ist, und eine in der Kammer angeordnete Dämpferstruktur, die in Längsrichtung der Kammer zwischen den beiden Anschlüssen einen Hauptkanal aufweist, von dem mindestens ein Stichkanal abzweigt.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Funktion eines Schwingungstilgers mit einer Volumenaufnahme zu verbessern.
Die Aufgabe ist bei einem Schwingungstilger mit einer Volumenaufnahme dadurch gelöst, dass die Volumenaufnahme nicht linear ausgeführt ist. Bei im Rahmen der vorliegenden Erfindung durchgeführten Untersuchungen hat sich herausgestellt, dass bei bekannten Tilgern, die auf dem Helmholtz-Resonator-Prinzip basieren, lediglich die Eigenfrequenz der Leitung getilgt werden kann. Durch Druckänderungen im System verschiebt sich die Eigenfrequenz der Leitung jedoch, die angepasst werden muss. Daher wird gemäß einem wesentlichen Aspekt der Erfindung vorgeschlagen, einen Schwingungstilger zu konstruieren, der eine nicht lineare Volumenaufnahme aufweist.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Schwingungstilgers ist dadurch gekennzeichnet, dass der Schwingungstilger zur Darstellung der nicht linearen Volumenaufnahme ein Tilgergehäuse mit einer nicht linearen Geometrie aufweist. Das führt dazu, dass die Steifigkeit des Bauteils mit steigendem Druck im System wächst, wobei die Tilgungsfrequenz sinkt.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Schwingungstilgers ist dadurch gekennzeichnet, dass das Tilgergehäuse die Gestalt eines bikonkaven Hohlzylinders aufweist. Diese Gestalt hat sich bei im Rahmen der vorliegenden Erfindung durchgeführten Untersuchungen als besonders vorteilhaft erwiesen.
Zur Darstellung der nicht linearen Volumenaufnahme gibt es weitere Möglichkeiten:
eine Einlage aus einem geschäumten Kunststoff, der ein kompressibles Medium enthält; den Einsatz von Tellerfedern, den Einsatz von einem Hohlkörper mit einem kompressiblen Medium.
Die Erfindung betrifft des Weiteren eine Hydraulikleitung mit einem vorab beschriebenen Schwingungstilger.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung verschiedene Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind. Es zeigen:
1 ein kartesisches Koordinatendiagramm mit einer Geraden und einer Kurve zur Veranschaulichung der Schwingungstilgerfunktion und die
2 bis 5 verschiedene Ausführungsbeispiele von Schwingungstilgern mit einer nicht linearen Volumenaufnahme.
Der erfindungsgemäße Schwingungstilger wird vorzugsweise an eine Hydraulikleitung, insbesondere eine Ausrückleitung, angeschlossen. Eine Eigenfrequenz der Ausrückleitung verschiebt sich in Abhängigkeit des Drucks im System.
Gemäß einem wesentlichen Aspekt der Erfindung wird der Schwingungstilger so ausgelegt, dass sich die Tilgungsfrequenz analog zur Eigenfrequenz der Leitung in Abhängigkeit des Drucks ändert. Somit erhält man einen variablen Schwingungstilger, der sich selbst auf die druckbasierte Eigenfrequenz einstellt. Die Eigenfrequenz in der Leitung wird hiermit über den kompletten Druckbereich getilgt und das Schwingungsverhalten eines Pedals zum Fahrer hin verbessert.
Die Grundidee ist einen Schwingungstilger zu schaffen, der die Charakteristik einer nicht linearen Volumenaufnahme aufweist.
Die Nichtlinearität führt zu dem Effekt, dass die Steifigkeit des Bauteils mit steigendem Druck wächst und somit die Tilgungsfrequenz (Eigenfrequenz des Bauteils) sinkt.
Dis Tilgungsfrequenz kann mit folgender Formel beschrieben werden:

C: = Volumenaufnahme Steigung in mm³/bar
L: = Die Länge des Kanals
A: = Die Hydraulische Fläche des Kanals

In 1 ist ein kartesisches Koordinatendiagramm mit einer x-Achse 1 und einer y-Achse 2 dargestellt. Eine gerade Linie 4 veranschaulicht eine lineare Steigung eines herkömmlichen Schwingungstilgers. Eine Kurve 5 veranschaulicht die Steigung eines erfindungsgemäßen Schwingungstilgers.
In den 2 bis 5 sind stark vereinfacht verschiedene Ausführungsbeispiele eines Schwingungstilgers 11 dargestellt, der an eine Hydraulikleitung 10 angeschlossen ist. Der Schwingungstilger 11 umfasst ein Tilgergehäuse 12 mit einer nicht linearen Volumenaufnahme 20; 30; 40; 50.
Die Volumenaufnahme 20 des in 2 dargestellten Schwingungstilgers 11 umfasst einen Schaumkörper 22. Bei dem Schaumkörper 22 handelt es sich zum Beispiel um einen Kunststoff mit Lufteinschlüssen, wie einen Schaumstoff. Bei sich erhöhendem Druck wird der Schaumkörper 22 komprimiert, wobei sich die Steifigkeit durch die eingeschlossenen Luftbläschen mit zunehmendem Druck erhöht.
Bei dem in 3 dargestellten Schwingungstilger 11 mit der Volumenaufnahme 30 hat das Tilgergehäuse 12 eine nicht lineare Gehäusegeometrie 32. Das Tilgergehäuse 12 ist zur Darstellung der nicht linearen Gehäusegeometrie 32 als bikonkaver Hohlzylinder ausgeführt. Durch diese Gehäusegeometrie 32 wird erreicht, dass sich die Steifigkeit mit steigendem Druck in dem Tilgergehäuse 12 erhöht, indem die Wandung des bikonkaven Hohlzylinders radial nach außen wandert.
In 4 ist zur Darstellung der nicht linearen Volumenaufnahme 40 in dem Tilgergehäuse 12 eine Dichteinrichtung 42 hin und her bewegbar aufgenommen. Die Dichteinrichtung 42 stützt sich an einer Federeinrichtung 44 ab. Die Federeinrichtung 44 umfasst ein Tellerfederpaket. Das Tilgergehäuse 12 mit der Dichteinrichtung 42 und der Federeinrichtung 44 stellt eine Tilgerdose oder Dämpferdose dar.
Ein Druckraum ist in 4 links von der Dichteinrichtung 42 angeordnet. Rechts von der Dichteinrichtung 42 ist die Federeinrichtung 44 angeordnet. Die Federeinrichtung 44 mit dem Tellerfederpaket hat eine degressiv verlaufende Kennlinie.
Das Volumen in dem hydraulischen Druckraum steigt mit steigendem Druck, der Tellerfederkennlinie entsprechend, degressiv an. Ein Druckausgleichsventil 45 ermöglicht einen Druckausgleich im Bereich der Federeinrichtung 44, wenn sich die Dichteinrichtung 42 bewegt. Die Dichteinrichtung 42 ist im Wesentlichen kolbenartig ausgeführt.
In 5 ist zur Darstellung der nicht linearen Volumenaufnahme 50 ein kompressibler Körper 52 in dem Tilgergehäuse 12 angeordnet. Bei dem kompressiblen Körper 52 handelt es sich zum Beispiel um eine mit Luft gefüllte Blase. Die mit Luft gefüllte Blase ist zum Beispiel aus einem elastomeren Kunststoffmaterial gebildet. Das elastomere Material wird mit steigendem Druck entsprechend seiner Steifigkeit komprimiert und ermöglicht so eine degressive ansteigende Volumenaufnahme.
Bezugszeichenliste

1: x-Achse
2: y-Achse
4: Linie
5: Kurve
10: Hydraulikleitung
11: Schwingungstilger
12: Tilgergehäuse
20: Volumenaufnahme
22: Schaumkörper
30: Volumenaufnahme
32: Gehäusegeometrie
40: Volumenaufnahme
42: Dichteinrichtung
44: Federeinrichtung
45: Druckausgleichsventil
50: Volumenaufnahme
52: kompressibler Körper

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102009049243 A1 [0002]
DE 102009004706 A1 [0002]

Claims

Schwingungstilger (11) mit einer Volumenaufnahme (20; 30; 40; 50), dadurch gekennzeichnet, dass die Volumenaufnahme (20; 30; 40; 50) nicht linear ausgeführt ist.
Schwingungstilger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwingungstilger (11) zur Darstellung der nicht linearen Volumenaufnahme ein Tilgergehäuse (12) mit einer nicht linearen Geometrie (32) aufweist.
Schwingungstilger nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Tilgergehäuse (12) die Gestalt eines bikonkaven Hohlzylinders aufweist.
Hydraulikleitung (10) mit einem Schwingungstilger (11) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.