DE102015204685A1 - Heated pressure cylinder for noise minimization - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen Druckzylinder (1) zum Erzeugen eines Stellsignals für ein Betätigungselement, wie ein Kupplungsbetätigungslager, eines Kraftfahrzeuges, mit einem Zylindergehäuse (2) sowie einem in diesem Zylindergehäuse (2) verschiebbar aufgenommenen, mit dem Zylindergehäuse (2) eine fluidische Druckkammer (3) ausbildenden Kolben (4), wobei zwischen dem Kolben (4) und dem Zylindergehäuse (2), zur Abdichtung der Druckkammer (3) zur Umgebung hin, zumindest ein Dichtelement (5a, 5b) angeordnet ist, das den Kolben (4) und das Zylindergehäuse (2) mit jeweils einem Kontaktbereich (6, 7) kontaktiert, wobei eine Heizeinrichtung (8) vorhanden ist, die derart angeordnet und ausgestaltet ist, dass sie zumindest einem der beiden Kontaktbereiche (6, 7) in einem Heizzustand Wärmeenergie zuführt.The invention relates to a pressure cylinder (1) for generating an actuating signal for an actuating element, such as a clutch actuating bearing of a motor vehicle, with a cylinder housing (2) and a displaceable in this cylinder housing (2), with the cylinder housing (2) a fluidic pressure chamber ( 3) forming piston (4), wherein between the piston (4) and the cylinder housing (2), for sealing the pressure chamber (3) towards the environment, at least one sealing element (5a, 5b) is arranged, which the piston (4) and the cylinder housing (2) each having a contact area (6, 7) contacted, wherein a heater (8) is provided, which is arranged and configured such that it supplies at least one of the two contact areas (6, 7) in a heating state thermal energy ,
Description
Die Erfindung betrifft einen Druckzylinder, der vorzugsweise als Geber- oder Nehmerzylinder ausgestaltet ist, zum Erzeugen eines Stellsignals für ein Betätigungselement, wie ein Kupplungsbetätigungslager oder eine Bremse, eines Kraftfahrzeuges, mit einem Zylindergehäuse sowie einem in diesem Zylindergehäuse verschiebbar aufgenommenen, mit dem Zylindergehäuse eine fluidische Druckkammer ausbildenden Kolben, wobei zwischen dem Kolben und dem Zylindergehäuse, zur Abdichtung der Druckkammer zur Umgebung hin, zumindest ein Dichtelement angeordnet ist, das den Kolben und das Zylindergehäuse mit jeweils einem Kontaktbereich kontaktiert / berührt. The invention relates to a pressure cylinder, which is preferably designed as a master cylinder or slave cylinder, for generating a control signal for an actuating element, such as a clutch actuating bearing or a brake, a motor vehicle, with a cylinder housing and a slidably received in this cylinder housing, with the cylinder housing a fluidic Pressure chamber forming piston, between the piston and the cylinder housing, for sealing the pressure chamber to the environment, at least one sealing element is arranged, which contacts the piston and the cylinder housing, each with a contact area / touches.
Gattungsgemäße Zylinderanordnungen / Druckzylinder sind aus dem Stand der Technik bereits bekannt. Beispielsweise liegt der Anmelderin interner Stand der Technik vor, der noch nicht veröffentlicht ist, jedoch bereits als Patentanmeldung beim
Dadurch sind aus dem Stand der Technik bereits Zylinderanordnungen bekannt, die zumindest einen Zylinder und einen darin angeordneten Kolben umfassen, wobei der Kolben zumindest ein Dichtelement zum Dichten der relativ zueinander verschiebbaren Bauteile (Kolben und Zylinder / Zylindergehäuse) aufweist. Auch ein hydraulisches oder pneumatisches Rücksystem für eine Reibungskupplung, insbesondere einen hydraulischen Kupplungsgeberzylinder oder -nehmerzylinder zur Betätigung einer Fahrzeugkupplung ist hiermit ebenfalls offenbart.As a result, cylinder arrangements are already known from the prior art, comprising at least one cylinder and a piston arranged therein, wherein the piston has at least one sealing element for sealing the relatively displaceable components (piston and cylinder / cylinder housing). Also, a hydraulic or pneumatic return system for a friction clutch, in particular a hydraulic clutch master cylinder or cylinder for actuating a vehicle clutch is also disclosed.
Hierbei hat es sich nun jedoch gezeigt, dass insbesondere bei Kombination mit einem relativ kostengünstig herstellbaren (etwa thermoplastischen) Kunststoffgehäuse, z.B. aus Polyamid, Betätigungsgeräusche während des Betriebes des Druckzylinders / des Fahrzeuges entstehen können. Zahlreiche, aufwändig durchgeführten Untersuchungen haben gezeigt, dass die geschwindigkeitsabhängige Reibung in der Kontaktstelle (Kontaktbereichen) zwischen den Dichtelementen und dem Zylindergehäuse, die sich zumeist relativ zueinander bewegen und von einem Fluid, bspw. einer Bremsflüssigkeit, umgeben sind, die Ursache für die Entstehung reiberregter Schwingungen zwischen den Reibpartnern ist. Insbesondere entsteht hierbei der so genannte „Stick-Slip-Effekt“, wobei es beim Bewegen des Kolbens relativ zum Zylindergehäuse zu einer ruckelartigen Bewegung des Kolbens relativ zum Zylindergehäuse aufgrund der schwankenden Haftkraft zwischen dem Dichtelement und dem Zylindergehäuse bzw. zwischen dem Dichtelement und dem Kolben, kommt. Diese zwischen den Kontaktbereichen erzeugten Reibungskräfte und die Schwingungen sind von der Relativgeschwindigkeit des, insbesondere aus Kunststoff hergestellten Dichtelementes und der Gehäusematerialien, abhängig. Diese Schwingungen führen zu unerwünschten Geräuschentstehungen im Betrieb des Fahrzeuges.However, it has now been found that, in particular when combined with a relatively inexpensive (for example, thermoplastic) plastic housing, e.g. made of polyamide, operating noise during operation of the printing cylinder / vehicle can arise. Numerous, costly investigations have shown that the speed-dependent friction in the contact point (contact areas) between the sealing elements and the cylinder housing, which are usually relatively move and surrounded by a fluid, for example. A brake fluid, the cause of the emergence more excited Vibrations between the friction partners is. In particular, this results in the so-called "stick-slip effect", wherein it is when moving the piston relative to the cylinder housing to a jerky movement of the piston relative to the cylinder housing due to the fluctuating adhesive force between the sealing element and the cylinder housing or between the sealing element and the piston , comes. These frictional forces generated between the contact areas and the vibrations are dependent on the relative speed of the, in particular made of plastic sealing element and the housing materials. These vibrations lead to undesirable noise during operation of the vehicle.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung diese aus dem Stand der Technik sich ergebenden Nachteile zu beheben und einen Druckzylinder zur Verfügung zu stellen, der eine möglichst geräuschlose Betätigung ermöglicht.It is therefore an object of the present invention to overcome these disadvantages resulting from the prior art and to provide a printing cylinder available that allows the quietest possible operation.
Dies wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass eine Heizeinrichtung vorhanden ist / vorgesehen ist, die derart angeordnet und ausgestaltet ist, dass sie zumindest einem der beiden Kontaktbereiche in einem Heizzustand Wärmeenergie zuführt.This is inventively achieved in that a heater is present / is provided, which is arranged and configured such that it supplies at least one of the two contact areas in a heating state thermal energy.
Insbesondere hat sich herausgestellt, dass die Dichtelemente mit erhöhten Temperaturen wesentlich geräuschärmer / geräuschloser an dem Zylindergehäuse bzw. an dem Kolben entlang gleiten können. Durch die Eintragung von Wärmeenergie kann das insbesondere bei niedrigen Temperaturen auftretende Betätigungsgeräusch vermieden oder weitestgehend minimiert werden.In particular, it has been found that the sealing elements can slide with increased temperatures much quieter / noiseless on the cylinder housing or on the piston along. By the entry of heat energy occurring especially at low temperatures operating noise can be avoided or minimized as much as possible.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen beansprucht und nachfolgend näher erläutert. Further advantageous embodiments are claimed in the subclaims and explained in more detail below.
Demgemäß ist es von Vorteil, wenn das zumindest eine Dichtelement mit einem ersten Kontaktbereich verschiebefest an dem Kolben angebracht beziehungsweise in den Kolben eingesetzt ist und mit einem zweiten Kontaktbereich verschiebbar (relativ zu dem Zylindergehäuse) an dem Zylindergehäuse anliegt. Denn insbesondere bei dieser Anordnung des Dichtelementes wird eine Geräuscherzeugung besonders effektiv gedämpft.Accordingly, it is advantageous if the at least one sealing element with a first contact region is mounted so as to be non-displaceable on the piston or inserted into the piston and displaceably (relative to the cylinder housing) to the cylinder housing with a second contact region. Because especially in this arrangement of the sealing element noise generation is particularly effectively damped.
In diesem Zusammenhang ist es weiterhin von Vorteil, wenn das zumindest eine Dichtelement zumindest abschnittsweise / teilweise, vorzugsweise jedoch vollständig, aus einem Kunststoffmaterial, bevorzugt einem elastomeren Kunststoffmaterial, weiter bevorzugt einem EPDM-Material (d.h. einem Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk) besteht. Dadurch ist das Dichtelement besonders langlebig ausgestaltet, gleichzeitig erzeugt es die benötigte Dichtwirkung verlässlich.In this context, it is furthermore advantageous if the at least one sealing element at least partially /, but preferably completely, consists of a plastic material, preferably an elastomeric plastic material, more preferably an EPDM material (ie an ethylene-propylene-diene rubber) , As a result, the sealing element is designed to be particularly durable, while it reliably generates the required sealing effect.
In diesem Zusammenhang ist es auch vorteilhaft, wenn das Zylindergehäuse zumindest teilweise / abschnittsweise, vorzugsweise jedoch vollständig, aus einem Kunststoffmaterial, vorzugsweise einem thermoplastischen Kunststoffmaterial, weiter bevorzugt einem PA-Material (d.h. einem Polyamid) hergestellt ist / besteht. Insbesondere bei solchen Zylindergehäusen ist die Heizeinrichtung besonders effizient wirkend. In this context, it is also advantageous if the cylinder housing at least partially / in sections, but preferably completely, from a plastic material, preferably a thermoplastic material, more preferably a PA material (ie, a polyamide) is made / made. Especially in such cylinder housings, the heater is particularly efficient acting.
Zweckmäßig ist es im Weiteren, wenn die Heizeinrichtung zumindest ein elektrisch oder fluidisch erwärmbares Heizelement aufweist. Dadurch ist die Heizeinrichtung besonders kompakt ausgebildet, wobei das Heizelement direkt in den Druckzylinder integriert werden kann. Der Druckzylinder ist dann besonders platzsparend ausgebildet.In addition, it is expedient if the heating device has at least one heating element which can be heated electrically or fluidically. As a result, the heating device is designed to be particularly compact, wherein the heating element can be integrated directly into the printing cylinder. The printing cylinder is then designed to save space.
Umfasst die Heizeinrichtung zudem oder alternativ dazu ein als Heizfolie ausgestaltetes Heizelement oder eine als oder Heizdraht / Heizspule ausgebildetes Heizelement, ist die Heizeinrichtung besonders kompakt ausgebildet.If the heating device additionally or additionally comprises a heating element designed as a heating foil or a heating element designed as a heating wire / heating coil, the heating device is designed to be particularly compact.
Stattdessen oder zusätzlich hierzu ist es auch vorteilhaft, wenn die Heizeinrichtung ein, als ein (einen Heißluftstrom erzeugendes) Gebläse ausgebildetes Heizelement umfasst. Damit wird der Druckzylinder besonders ganzheitlich und gleichmäßig erwärmt. Auch ist sichergestellt, dass entlang des gesamten Verschiebeweges des Kolbens relativ zum Zylindergehäuse eine gleichbleibende Wärmeverteilung / Temperaturverteilung umgesetzt ist.Instead or in addition thereto, it is also advantageous if the heating device comprises a heating element designed as a fan (generating a hot air flow). Thus, the printing cylinder is heated particularly holistically and evenly. It is also ensured that a uniform heat distribution / temperature distribution is implemented along the entire displacement path of the piston relative to the cylinder housing.
Ist die Heizeinrichtung, d.h. zumindest ein Heizelement, zumindest abschnittsweise, vorzugsweise vollständig, an oder in dem Zylindergehäuse angebracht, wobei die Heizeinrichtung / das zumindest eine Heizelement stoffschlüssig, kraftschlüssig und / oder formschlüssig an dem Zylindergehäuse gehalten ist, wird das Zylindergehäuse besonders effektiv beheizt.If the heater, i. at least one heating element, at least in sections, preferably completely, attached to or in the cylinder housing, wherein the heater / the at least one heating element is cohesively, frictionally and / or positively held on the cylinder housing, the cylinder housing is heated particularly effectively.
Zweckmäßig ist es im Weiteren auch in diesem Zusammenhang, wenn die Heizeinrichtung zumindest abschnittsweise (d.h. mit zumindest einem Heizelement) auf einer Außenumfangsseite des Zylindergehäuses angebracht / aufgesetzt oder in dem Grundmaterial des Zylindergehäuses eingebettet angebracht ist. Insbesondere in der eingebetteten Variante der Heizeinrichtung / des zumindest einen Heizelementes in dem Grundmaterial des Zylindergehäuses ist es dann weiter vorteilhaft, wenn die Heizeinrichtung / das zumindest eine Heizelement eingespritzt / umspritzt ist. Dadurch ist die Heizeinrichtung noch kompakter an oder in dem Zylindergehäuse anbringbar.It is also useful in this context if the heating device is at least partially attached (i.e., with at least one heating element) on an outer circumferential side of the cylinder housing or embedded in the basic material of the cylinder housing. In particular, in the embedded variant of the heating device / of the at least one heating element in the base material of the cylinder housing, it is then further advantageous if the heating device / the at least one heating element is injected / encapsulated. As a result, the heating device is even more compact attachable to or in the cylinder housing.
Alternativ oder zusätzlich hierzu ist es auch vorteilhaft, wenn die Heizeinrichtung mit zumindest einem Heizelement abschnittsweise an oder in dem Kolben angebracht ist, wobei die Heizeinrichtung / das zumindest eine Heizelement dann wiederum vorzugsweise stoffschlüssig, kraftschlüssig und / oder formschlüssig in dem Kolben gehalten ist. Dadurch ist es möglich, die Wärmeenergie dem Kolben zuzuführen.Alternatively or additionally, it is also advantageous if the heating device is attached to at least one heating element in sections on or in the piston, wherein the heater / the at least one heating element is then again preferably cohesively, positively and / or positively held in the piston. This makes it possible to supply the heat energy to the piston.
Die Heizeinrichtung ist vorteilhafterweise derart ausgebildet, dass sie die Kontaktbereiche des zumindest einen Dichtelementes und das Zylindergehäuse auf eine Temperatur zwischen 70° C und 100° C, weiter bevorzugt auf eine Temperatur zwischen 75° C und 95° C, weiter bevorzugt auf eine Temperatur zwischen 78 ° C und 90° C, besonders bevorzugt auf eine Temperatur über 80 °C / zwischen 80° C und 90°C erhitzt. Dadurch ist ein besonders geräuscharmer Betrieb des Druckzylinders realisiert.The heating device is advantageously designed such that it the contact areas of the at least one sealing element and the cylinder housing to a temperature between 70 ° C and 100 ° C, more preferably to a temperature between 75 ° C and 95 ° C, more preferably to a temperature between 78 ° C and 90 ° C, more preferably heated to a temperature above 80 ° C / between 80 ° C and 90 ° C. As a result, a particularly quiet operation of the printing cylinder is realized.
In anderen Worten ausgedrückt, ist es somit erfindungsgemäß vorgesehen, das Zylindergehäuse zu erwärmen. Diese Erwärmung wirkt besonders effizient bei Geber- oder Nehmerzylindern, in denen EPDM-Dichtungen vorgesehen sind, die den bewegten Kolben zum Zylindergehäuse (vorzugsweise aus PA) abdichten. Durch die Werkstoffpaarung EPDM-PA werden somit bisher entstehende Geräusche erfindungsgemäß vermieden. Durch das Anbringen von Heizelementen, wie z.B. Heizfolien, etc., soll das Zylindergehäuse auf mindestens 80°, vorzugsweise über 80° erwärmt werden, wodurch das Schwingverhalten zwischen den Reibpartnern (Dichtungselementen / Dichtung und Gehäuse / Zylindergehäuse) verbessert wird und wodurch die Geräuschentstehung minimiert wird. Somit ist ein Geber- oder Nehmerzylinder vorgesehen, der ein Gehäuse und einen Kolben aufweist, der innerhalb des Gehäuses axial beweglich ist, wobei eine Dichtung zwischen dem Kolben und dem Gehäuse vorgesehen ist und im Weiteren Heizelemente angebracht sind, nämlich in und / oder außerhalb des Gehäuses, um das Gehäuse auf ca. / über 80°C zu erhitzen, um die durch die Reibung zwischen der Dichtung und dem Gehäuse erzeugten Geräusche zu minimieren. In other words, it is thus provided according to the invention to heat the cylinder housing. This heating is particularly effective on donor or slave cylinders that incorporate EPDM seals that seal the moving piston to the cylinder housing (preferably PA). Due to the material pairing EPDM-PA thus far resulting noise is inventively avoided. By attaching heating elements, such as e.g. Heating foils, etc., the cylinder housing should be heated to at least 80 °, preferably over 80 °, whereby the vibration behavior between the friction partners (sealing elements / seal and housing / cylinder housing) is improved and whereby the generation of noise is minimized. Thus, a donor or slave cylinder is provided which has a housing and a piston which is axially movable within the housing, wherein a seal between the piston and the housing is provided and further heating elements are mounted, namely in and / or outside of Housing to heat the housing to about / above 80 ° C to minimize the noise generated by the friction between the seal and the housing.
Die Erfindung wird nun nachfolgend anhand von Figuren näher erläutert, in welchem Zusammenhang auch verschiedene Ausführungsbeispiele dargestellt sind. The invention will now be explained in more detail with reference to figures, in which context also different embodiments are shown.
Es zeigen:Show it:
Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen ausschließlich dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen. Die unterschiedlichen Merkmale der verschiedenen Ausführungsbeispiele / Ausführungsformen können frei miteinander kombiniert werden. The figures are merely schematic in nature and are for the sole purpose of understanding the invention. The same elements are provided with the same reference numerals. The different features of the various embodiments / embodiments can be freely combined with each other.
In den
Der Druckzylinder
Zwischen dem Kolben
Der Druckzylinder
In weiteren Ausführungen ist es zudem auch möglich, dass die beiden Dichtelemente
Erfindungsgemäß ist nun eine Heizeinrichtung
Wie in Verbindung mit
In dem Ausführungsbeispiel nach den
Die Heizeinrichtung
Weiterhin ist das Zylindergehäuse
Ein weiteres vorteilhaftes Ausführungsbeispiel ist auch in den
Ein weiteres vorteilhaftes Ausführungsbeispiel des Druckzylinders
Im Weiteren sei darauf hingewiesen, dass die Heizeinrichtung
In anderen Worten ausgedrückt, wird somit durch die erfinderische Lösung eine Erwärmung des Systems auf mindestens 80 °C umgesetzt. Der Druckzylinder
Insbesondere in
Dadurch, dass die modernen Heizelementen
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Druckzylinder pressure cylinder
- 22
- Zylindergehäuse cylinder housing
- 33
- Druckkammer pressure chamber
- 44
- Kolben piston
- 5a5a
- erstes Dichtelement first sealing element
- 5b5b
- zweites Dichtelement second sealing element
- 66
- erster Kontaktbereich first contact area
- 77
- zweiter Kontaktbereich second contact area
- 88th
- Heizeinrichtung heater
- 99
- Heizelement heating element
- 9a9a
- erstes Heizelement first heating element
- 9b9b
- zweites Heizelement second heating element
- 9c9c
- drittes Heizelement third heating element
- 1010
- Heizfolie heating film
- 1111
- Heizdraht heating wire
- 1212
- Außenumfangsseite Outer peripheral side
- 1313
- Anschluss connection
- 1414
- Teilkammer member chamber
- 1515
- Öffnung opening
- 1616
- Innenumfangsseite Inner circumferential side
- 1717
- Flanschabschnitt flange
- 1818
- Verbindungsstange connecting rod
- 1919
- Abszisse abscissa
- 2020
- Ordinate ordinate
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R005 | Application deemed withdrawn due to failure to request examination |