DE102017115480B4

DE102017115480B4 - Dämpfungseinrichtung in einer hydraulischen Strecke

Info

Publication number: DE102017115480B4
Application number: DE102017115480.9A
Authority: DE
Inventors: Jérémy Keller; Simon ORTMANN
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2017-07-11
Filing date: 2017-07-11
Publication date: 2019-08-22
Anticipated expiration: 2037-07-12
Also published as: DE102017115480A1; CN109237189B; CN109237189A

Abstract

Dämpfungseinrichtung in einer hydraulischen Strecke, durch welche ein druckbeaufschlagbares Hydraulikfluid strömt, aufweisend ein um eine zentrische Durchgangsbohrung (1.1) angeordnetes Gehäuse (1), das mit einem sich in axialer Richtung erstreckenden und ebenfalls eine Durchgangsbohrung (2.1) aufweisenden Verschlusselement (2) versehen ist, wobei das Gehäuse (1) und das Verschlusselement (2) einen Druckraum (D) bilden, wobei in dem Druckraum (D) eine Dämpfungseinheit (4) angeordnet ist, und die Dämpfungseinheit (4)- mindestens ein erstes Mittel zur Erzeugung eines Blendeneffektes und- mindestens ein zweites Mittel zur Erzeugung eines Energieumwandlungseffekts aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Mittel wenigstens eine scheibenförmige Blende (5) mit einer oder mehreren ersten Durchströmöffnungen (6) ist und dass das zweite Mittel wenigstens eine Vorlastfeder (7) mit wenigstens einer zweiten Durchströmöffnung (8) ist, wobei die Vorlastfeder (7) in einer Strömungsrichtung des Hydraulikfluids vor oder nach dem ersten Mittel angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Dämpfungseinrichtung in einer hydraulischen Strecke, insbesondere zur Kupplungsbetätigung von Kraftfahrzeugen.
In der Druckschrift DE 10 2010 052 390 A1 besteht ein koaxialer Tilger aus drei Teilen: einem Gehäuse/Speicher, in den ein Einpressteil endseitig eingepresst ist, und einem Deckel. Diese drei Teile weisen zentrische Durchgangsbohrungen auf, durch die in Abhängigkeit vom Kuppelvorgang ein Fluid vom Nehmerzylinder zum Geberzylinder bzw. in die umgekehrte Richtung fließt. Das Gehäuse weist eine ringförmige Kammer auf, die von dem buchsenförmigen Einpressteil bis auf eine in diesem vorhandene Nut endseitig verschlossen wird. Über die Nut und den sich daran anschließenden Ringraum wird die Dämpfung der Schwingungen in einer bestimmten Bandbreite erzielt. Je nach gewünschter Tilgungsfrequenz wird dabei der Querschnitt der axialen Nut für die Fluidzuleitung in den Ringraum entsprechend angepasst.
Aus der Druckschrift DE 10 2013 200 177 A1 ist eine Dämpfungseinrichtungen in einer hydraulischen Strecke bekannt, wobei zur Dämpfung/Tilgung von unerwünschten Druckschwingungen ein koaxial zu einer einen Geberzylinder und einen Nehmerzylinder hydraulisch miteinander verbindenden Druckleitung angeordneter Tilger vorgesehen ist, welcher ein um eine zentrische Durchgangsbohrung angeordnetes Gehäuse aufweist, das mit einem eine Durchgangsbohrung besitzenden Deckel verbunden ist. In dem Gehäuse ist eine ringförmige Kammer vorgesehen ist, die von einem in einem Verbindungsbereich von Gehäuse und Deckel angeordneten Einpressteil verschlossen ist.
Aus der Druckschrift DE 10 2015 204 228 A1 ist eine Dämpfungseinrichtung bekannt, welche zur Bildung einer Volumenaufnahme und zur Dämpfung von auftretenden Schwingungen innerhalb einer hydraulischen Leitung zwischen einem Nehmer- und einem Geberzylinder ein geschlossenes Volumen aufweist, welches einen Schaumstoff beinhaltet. Das Gehäuse der Volumenaufnahme wird aus einem stabilen Material mit dickeren Wandstärken ausgebildet. Die Luftblasen im Schaumstoff gewährleisten die benötigte Weichheit für die Volumenaufnahme. Der Schaumstoff ist elastisch ausgebildet.
Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2008 060 584 A1 ist beispielsweise ein Hydrauliksystem für Kraftfahrzeuge mit einer Hydraulikdruckleitung und mit einer Dämpfungseinrichtung bekannt, wobei die Dämpfungseinrichtung ein Dämpfungsvolumen umfasst, das in der Art eines Helmholtz-Resonators über einen Verbindungskanal an die Hydraulikleitung angeschlossen ist. In dem Dämpfungsvolumen wird dabei ebenfalls ein kompressibler Dämpfungskörper aus Kunststoff angeordnet, der unter Druck elastisch verformbar ist.
Die beiden vorgenannten Lösungen weisen den Nachteil auf, dass die Schaumstoff- bzw. Kunststoff-Dämpfungselemente einen ungenügende Lebensdauer aufweisen.
Ferner ist in der DE 10 2010 050 928 A1 ein Flüssigkeitsfördersystem beschrieben, das einen Resonator mit wenigstens einer Kammer zur Dämpfung von Druckpulsationen aufweist. Der Resonator ist in Strömungsrichtung der Flüssigkeit hinter einer Flüssigkeitspumpe mit einer Leitung für die Flüssigkeit verbunden. Bei dem Resonator handelt es sich um einen Reihenresonator, der mit der Flüssigkeitspumpe in Reihe geschaltet ist.
Die Druckschrift DE 10 2012 201 309 A1 offenbart eine Dämpfungseinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Ein entscheidender Nachteil aller vorgenannten Lösungen besteht weiterhin darin, dass bei der Fokussierung auf Druckpulsationen nicht alle möglicherweise auftretenden Frequenzen gedämpft werden können.
Ein weiteres Problem besteht bei sogenannten Dämpfern, die die Druckpulsationen abschwächen sollen darin, dass man bei der Fokussierung auf Druckpulsationen nicht alle auftretenden Frequenzen dämpfen kann. Daher sollte der Ort des Dämpfereinsatzes in einen Bereich einer hohen Volumenstromamplitude verlegt werden, da hier Überschneidungsbereiche zwischen allen Resonanzen vorhanden sind.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Dämpfungseinrichtung in einer hydraulischen Strecke zu entwickeln, die einen einfachen konstruktiven Aufbau aufweist wobei die Dämpfungseinrichtung unabhängig ihrer Einbauposition eine Dämpfung einer großen Bandbreite von Frequenzen bzw. nahezu aller Frequenzen ermöglicht.
Diese Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Merkmalen des ersten Patentanspruchs gelöst. Weitere Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Dämpfungseinrichtung in einer hydraulischen Strecke, durch welche ein druckbeaufschlagbares Hydraulikfluid strömt dient insbesondere zur Kupplungsbetätigung von Kraftfahrzeugen und weist ein um eine zentrische Durchgangsbohrung angeordnetes Gehäuse auf, das mit einem sich in axialer Richtung erstreckenden und ebenfalls eine Durchgangsbohrung aufweisenden Verschlusselement versehen ist, wobei das Gehäuse und das Verschlusselement einen Druckraum bilden und in dem Druckraum eine Dämpfungseinheit angeordnet ist, welche mindestens ein erstes Mittel zur Erzeugung eines Blendeneffektes und mindestens ein zweites Mittel zur Erzeugung eines Energieumwandlungseffekts aufweist.
Dadurch muss das Hydraulikfluid mit einem Volumenstrom eine Arbeit verrichten - hier die Verformung eines Bauteils, wodurch dem Volumenstrom Energie entzogen wird und ein Dämpfungseffekt eintritt. Automatisch sind auch Druckpulsationen in der Leitung betroffen, die reduziert werden.
Das erste Mittel ist in Form wenigstens eine scheibenförmige Blende mit einer oder mehreren ersten Durchströmöffnungen ausgebildet und das zweite Mittel wenigstens als eine Vorlastfeder mit wenigstens einer zweiten Durchströmöffnung, wobei die Vorlastfeder in einer Strömungsrichtung des Hydraulikfluids vor oder nach dem ersten Mittel angeordnet ist.
Das erste Mittel kann auch in Form eines Scheibenpaketes aus mehreren scheibenförmigen Blenden ausgebildet sein. Bevorzugt ist die Vorlastfeder eine Tellerfeder (oder ein Paket aus mehreren Tellerfedern) und weist eine zentrische Durchströmöffnung aufweist.
Die scheibenförmige/n Blende/n sind bevorzugt mit einer oder mehreren exzentrisch angeordneten Durchströmöffnungen versehen, derart, dass bei in Strömungsrichtung fluchtendend übereinanderliegenden der Scheiben eine immer kleiner werdende Durchströmöffnung entsteht, die einer Grundblende entspricht.
Dabei ist es möglich, zwischen den Blenden des Scheibenpaketes und/oder zwischen der/den Blenden und der Vorlastfeder Abstandshalter vorzusehen.
Das Scheibenpaket kann mit seinen in den Blenden angeordneten Durchströmöffnungen in der Art eines Labyrinthdämpfers ausgebildet sein.
Es ist möglich, das erste und das zweite Mittel der Dämpfungseinrichtung in einer Kassette vorzumontieren sind, die in den Druckraum einsetzbar ist.
Mit dem Dämpfer ist es möglich, eine große Bandbreite von Schwingungen des Hydraulikfluids zu Dämpfen.
Dabei sind bei Verwendung eines Scheibenpaketes als erstes Mittel die einzelnen Scheiben des Scheibenpakets in Reihe geschaltet und mit Abstandshaltern zwischen den jewieligen Scheibenelementen versehen sind. Die Tellerfeder/Vorlastfeder sorgt für eine Vorlast und sicher so die Position der Scheiben.
Trifft das Fluid auf eine Vorlastfeder / Tellerfeder (zweites Mittel) wird eine Verformung eben dieser stattfinden, sodass ein Energieumwandlungseffekt in Gang gesetzt wird. Gleichzeitig verhindert die scheibenförmige Blende bzw. das Scheibenpaket ein bloßes Vorbeifließen des Fluids.
Durch radial weiter versetzte Bohrungen kann ein Labyrinthdämpfer entstehen.
Es ist möglich, einen Dämpfer bereitzustellen, der auf sehr kleinem Bauraum eine Scheibe oder ein Scheibenpaket in Form von Blenden aufweist, die mit einer Vorlastfeder (Tellerfeder) beaufschlagt sind. Hierbei, im Fall eines Scheibenpakets, sind die Scheiben in Reihe geschaltet und mit Abstandshaltern versehen und eine kleine Tellerfeder sorgt für eine Vorlast um die Scheiben in Position zu halten, d.h. axial gegen einen Anschlag im Dämpfer zu drücken.
Bei auftreten des Volumenstroms beim Betätigen, werden die Blenden soweit verformt, sodass der Blendeneffekt abnimmt und ein schnelles Ein- und Auskuppeln gewährleistet werden kann. Durch die exzentrische Anordnung, verfügt jede Scheibe nämlich über die Fähigkeit den benötigten Volumenstrom passieren zu lassen.
Die gezeigte Anordnung ist ohne weiteres auch mit deutlich weiter auseinanderliegenden Bohrungen denkbar, sodass ein Labyrinthdämpfer entstehen würde.
Ebenfalls vorteilhaft ist es, das Dämpferpaket aus ersten und zweiten Mitteln in einer Kassette vorzumontieren und nur in das Gehäuse einzusetzen. Ebenfalls ist die Vorlast mit jeder Art Feder oder anderer spielfreier Anbindung aufzubringen, nicht zwingenderweise mit einer Tellerfeder.
Auch kann die spezifische Eigenschaft der scheibenförmigen Blenden bei einer Ausbildung aus einem Elastomer als Spielausgleich und Vorlast Anwendung finden.
Die Erfindung wird nachfolgend an Hand eines Ausführungsbeispiels und zugehöriger Zeichnungen näher erläutert, ohne dabei auf diese beschränkt zu sein.
Dabei zeigen:

1 eine Dämpfereinrichtung in einer 3D Schnittdarstellung,
2 einen Längsschnitt der Dämpfungseinrichtung,
3 einen Schnitt A-A durch das Gehäuse.

Eine Dämpfungseinrichtung ist in 1 im 3D-Schnitt und in 2 im Längsschnitt dargestellt. Die Dämpfungseinrichtung in 3 ist gemäß der Schnittlinie A-A in 2 geschnitten.
Die Dämpfungseinrichtung besteht aus einem Gehäuse 1, wobei das Gehäuse 1 eine zentrische Durchgangsbohrung 1.1 aufweist, die mit einem Verschlusselement 2 (Konnektor) verschließbar ist. In das Verschlusselement 2 mündet eine Leitung 3 in eine Durchgangsbohrung 2.1 des Verschlusselements 2.
Das Gehäuse 1 und das Anschlusselement 2 sind derart miteinander verbunden, dass diese einen Druckraum D bilden. In dem Druckraum D befindet sich eine Dämpfungseinheit 4. Das erste Mittel ist in Form eines Scheibenpaketes aus mehreren scheibenförmigen Blenden 5 ausgebildet. Jede Blende 5 weist eine zur Längsachse L der Dämpfungseinrichtung exzentrische erste Durchströmöffnung 6 auf.
Das zweite Mittel ist eine Vorlastfeder 7 in Form einer Tellerfeder, die eine zweite zentrische Durchströmöffnung 8 aufweist. Die Vorlastfeder 7 ist hier in einer Strömungsrichtung des Hydraulikfluids, die durch den dicken Pfeil dargestellt ist, vor dem Scheibenpaket der scheibenförmigen Blenden 5 angeordnet.
Die Vorlastfeder 7 wirkt auf das zweite Mittel in Form des Scheibenpakets aus scheibenförmigen Blenden 5 in Strömungsrichtung mit einer Vorlast. Dabei liegt das Scheibenpaket an einem Absatz 1.2 des Gehäuses 1 an.
Die Blenden 5 bilden durch deren exzentrisch und zueinander versetzt angeordnete ersten Durchströmöffnungen 6 eine immer kleiner werdende resultierende Durchströmöffnung, die einer Grundblende 9 (siehe 3) entspricht.
Zwischen den einzelnen Blenden 5 des Scheibenpaketes und der Vorlastfeder 7 sind Abstandshalter 10 angeordnet sind.
Die Vorlastfeder 7 (Tellerfeder) liegt mit dem Bereich ihres Außendurchmessers an dem in Richtung zum Scheibenpaket aus den Blenden 5 angeordneten Abstandshalter 10 an und überträgt eine axiale Kraft auf das Scheibenpaket. Der Bereich des nicht bezeichneten Innendurchmessers der Tellerfeder 7 bildet die zentrische zweite Durchströmöffnung 8. Der Innendurchmesser der Tellerfeder 7 wird axial durch den Konnektor (Verschlusselement 2) begrenzt.
Wirkt das nicht bezeichnete Hydraulikfluid mit einem Druck in Strömungsrichtung, so trifft das Hydraulikfluid auf die Vorlastfeder 7 / Tellerfeder und diese verformt sich, woraus ein Energieumwandlungseffekt resultiert. Gleichzeitig verhindern die scheibenförmigen Blenden 5 bzw. das Scheibenpaket ein bloßes Vorbeifließen des Hydraulikfluids.
Der Konnektor - das Verschlusselement 2 (bzw. Anschlusselement) wird mit einem O-Ring 11 zum Gehäuse 1 abgedichtet und mit einer Halteklammer 12 daran befestigt.
Anstelle einer Halteklammer kann das Verschlusselement 2 auch mittels einer Drahtformfeder am Gehäuse 1 befestigt sein oder mit diesem stoffschlüssig verbunden werden (z.B. durch Schweißen).
Die Anzahl der Blenden kann gemäß der geforderten Dämpfung gewählt werden.
Außerdem ist denkbar, den Dämpfer direkt am/im CSC (Concentric Slave Cylinder) oder am/im CMC (Concentric Master Cylinder) anzubringen.
Bezugszeichenliste

1: Gehäuse
1.1: Durchgangsbohrung des Gehäuses
1.2: Absatz des Gehäuses
2: Verschlusselement
2.1: Durchgangsbohrung des Verschlusselements
3: Leitung
4: Dämpfungseinheit
5: Blende
6: erste Durchströmöffnungen
7: Vorlastfeder
8: zweite Durchströmöffnungen
9: Grundblende
10: Abstandshalter
11: O-Ring-Dichtung
12: Halteklammer
D: Druckraum
L: Längsachse

Claims

Dämpfungseinrichtung in einer hydraulischen Strecke, durch welche ein druckbeaufschlagbares Hydraulikfluid strömt, aufweisend ein um eine zentrische Durchgangsbohrung (1.1) angeordnetes Gehäuse (1), das mit einem sich in axialer Richtung erstreckenden und ebenfalls eine Durchgangsbohrung (2.1) aufweisenden Verschlusselement (2) versehen ist, wobei das Gehäuse (1) und das Verschlusselement (2) einen Druckraum (D) bilden, wobei in dem Druckraum (D) eine Dämpfungseinheit (4) angeordnet ist, und die Dämpfungseinheit (4) - mindestens ein erstes Mittel zur Erzeugung eines Blendeneffektes und - mindestens ein zweites Mittel zur Erzeugung eines Energieumwandlungseffekts aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Mittel wenigstens eine scheibenförmige Blende (5) mit einer oder mehreren ersten Durchströmöffnungen (6) ist und dass das zweite Mittel wenigstens eine Vorlastfeder (7) mit wenigstens einer zweiten Durchströmöffnung (8) ist, wobei die Vorlastfeder (7) in einer Strömungsrichtung des Hydraulikfluids vor oder nach dem ersten Mittel angeordnet ist.
Dämpfungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Mittel in Form eines Scheibenpaketes aus mehreren scheibenförmigen Blenden (5) ausgebildet ist.
Dämpfungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorlastfeder (7) eine Tellerfeder ist, die eine zentrische zweite Durchströmöffnung (8) aufweist.
Dämpfungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die scheibenförmige/n Blende/n (5) exzentrisch angeordnete erste Durchströmöffnungen (6) aufweist/aufweisen.
Dämpfungseinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, soweit auf Anspruch 2 rückbezogen, dadurch gekennzeichnet, dass die Blenden (5) des Scheibenpaketes mit einer oder mehreren exzentrischen ersten Durchströmöffnungen (6) versehen sind, so dass bei einem in Strömungsrichtung fluchtenden Übereinanderlegen der Blenden (5) eine immer kleiner werdende resultierende Durchströmöffnung entsteht, die einer Grundblende (9) entspricht.
Dämpfungseinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, soweit auf Anspruch 2 rückbezogen, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Blenden (5) des Scheibenpaketes und/oder zwischen der/den Blende/n (5) und der Vorlastfeder (7) Abstandshalter (10) angeordnet sind.
Dämpfungseinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, soweit auf Anspruch 2 rückbezogen, dadurch gekennzeichnet, dass das Scheibenpaket mit seinen in den Blenden (5) angeordneten ersten Durchströmöffnungen (6) in der Art eines Labyrinthdämpfers ausgebildet ist.
Dämpfungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Mittel und das zweite Mittel in einer Kassette vormontiert sind, die in den Druckraum (D) des Gehäuses (1) einsetzbar ist.