-
Die Erfindung betrifft eine Drossel mit einer Blende. Sie betrifft auch einen Schwingungsdämpfer und ein Fluidsystem und ein Kühlsystem jeweils mit einer solchen Drossel, sowie ein Fahrzeugaggregat.
-
Es sind hydraulische Drosseln bekannt. Diese verfügen über eine Blende mit einer bestimmten Durchflussöffnung für eine Hydraulikflüssigkeit. Die Blende sorgt für einen gewünschten Druckabfall in der Drossel. Auslassseitig liegt an einer solchen Drossel somit ein geringerer Hydraulikdruck an als einlassseitig. Es sind auch einstellbare Drosselventile bekannt, bei denen der daran anfallende Druckabfall einstellbar ist.
-
Aus der
DE 196 50 476 C1 ist eine hydraulische Servolenkung bekannt, die über eine Dämpferventilanordnung verfügt. Ein Schließ- oder Drosselorgan der Dämpferventilanordnung wird von einer Feder aus einer Formgedächtnislegierung betätigt.
-
Aus der
DE 38 22 970 A1 ist ein Schwingungsdämpfer bekannt, der über ein Drosselventil verfügt, dessen Drosselquerschnitt von einem temperaturabhängigen Steuerelement veränderbar ist. Das Steuerelement bildet hierbei eine Ventilfeder, die aus einer Formgedächtnislegierung besteht.
-
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, den Stand der Technik zu verbessern.
-
Diese Aufgabe wird durch die in den Hauptansprüchen angegebenen Gegenstände gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen hiervon sind den Unteransprüchen entnehmbar.
-
Demnach wird eine hydraulische oder pneumatische Drossel vorgeschlagen, sowie ein Fluidsystem mit einer entsprechenden Drossel, und ein Schwingungsdämpfer mit einer entsprechenden Drossel, und ein Fahrzeugaggregat mit einem solchen Fluidsystem. Außerdem wird ein Fahrzeugkühlsystem vorgeschlagen
-
Die vorgeschlagene Drossel verfügt über eine Blende, die eine Durchflussöffnung aufweist. Durch diese Durchflussöffnung ist das jeweils zu drosselnde Fluid, wie insbesondere ein Hydraulik- oder Pneumatikfluid, strömbar ist. Die Durchflussöffnung verfügt also über einen offenen Querschnitt für das Fluid. Diese Durchflussöffnung ist dazu ausgeführt, das durchströmende Fluid zu drosseln. Dementsprechend findet durch die Blende ein gewünschter Druckabfall an der Durchflussöffnung statt.
-
Bei der vorgeschlagenen hydraulischen oder pneumatischen Drossel ist diese für ein entsprechendes Hydraulik- oder Pneumatikfluid ausgebildet. Bei dem Hydraulikfluid handelt es sich dann insbesondere um eine Hydraulikflüssigkeit, wie beispielsweise Hydrauliköl. Bei dem Pneumatikfluid handelt es sich dann insbesondere um ein Gas, wie beispielsweise Luft. Wenn als Arbeitsmedium der Drossel stattdessen ein anderes Fluid vorgesehen ist, wie beispielsweise ein Kühlfluid, ist die Drossel dementsprechend für dieses andere Fluid ausgebildet.
-
Es ist bei der vorgeschlagenen Blende vorgesehen, dass sie zumindest zum Teil aus einem temperaturempfindlichen Formgedächtnismaterial besteht, sodass die Größe der Durchflussöffnung temperaturabhängig ist. Mit anderen Worten ist das Formgedächtnismaterial der Blende so angeordnet, dass der offene Querschnitt der Durchflussöffnung temperaturabhängig variiert. Dadurch stellt sich der Druckabfall an der Drossel temperaturabhängig ein.
-
Die Drossel kann sich somit selbständig und besonders schnell an eine Temperaturänderung und eine damit einhergehende Viskositätsveränderung des die Drossel durchströmenden Fluids anpassen. Beispielsweise kann die Durchflussöffnung bei einer hohen Temperatur (geringe Viskosität des Fluids) einen großen Querschnitt aufweisen und bei einer niedrigen Temperatur (hohe Viskosität des Fluids) einen kleinen Querschnitt aufweisen, oder umgekehrt.
-
Formgedächtnismaterial ist an sich bereits bekannt, beispielsweise unter der Bezeichnung „Formgedächtnislegierung“ (= FGL) oder „shape memory alloy“ (= SMA). Der Wirkmechanismus eines solchen Formgedächtnismaterials bedarf an dieser Stelle daher keiner näheren Erläuterung. Das vorliegend genutzte Formgedächtnismaterial verändert seine äußere Form auf Grund seiner Temperatur, daher wird hier von einem temperaturempfindlichen Formgedächtnismaterial gesprochen. Diese Veränderung der äußeren Form wird vorliegend zur temperaturabhängigen Einstellung der Durchflussöffnung genutzt.
-
Insbesondere weist das Formgedächtnismaterial für die Drossel einen Umschaltpunkt bei einer bestimmten Temperatur auf. Das bedeutet, dass die Drossel dann im Wesentlichen zwei Arbeitspunkte aufweist, nämlich einen ersten unterhalb der bestimmten Temperatur und einen zweiten oberhalb der bestimmten Temperatur. Die Höhe dieser bestimmten Temperatur kann beispielsweise durch Wahl des entsprechenden Formgedächtnismaterials oder durch Kombination mehrerer unterschiedlicher Formgedächtnismaterialien für die Blende eingestellt werden.
-
Insbesondere ist kein weiteres Organ bei der Drossel zum Einstellen der Durchflussöffnung der Blende vorgesehen, wie beispielsweise ein in die Durchflussöffnung einführbarer Ventilkolben oder ein an die Blende anlegbarer Ventilkolben. Somit bestimmt alleine die Form und das Material der Blende temperaturabhängig die Größe der Durchflussöffnung. Es ist also vorgesehen, dass sich das Formgedächtnismaterial der Blende temperaturabhängig verformt und es somit die Größe der Durchflussöffnung temperaturabhängig ändert.
-
Insbesondere ist die Blende mit dem Formgedächtnismaterial so ausgeführt, dass sich die Durchflussöffnung in radialer Richtung temperaturabhängig aufweitet oder zusammenzieht. Unter der radialen Richtung ist hierbei insbesondere eine Richtung senkrecht zu einer Durchströmrichtung des Fluids durch die Durchflussöffnung zu verstehen.
-
Bevorzugt besteht die Blende vollständig aus dem temperaturempfindlichen Formgedächtnismaterial. Dadurch kann eine große temperaturabhängige Veränderung der Durchflussöffnung erzielt werden.
-
Bevorzugt ist die Blende scheibenförmig ausgeführt. Dadurch ergibt sich eine einfache Herstellbarkeit. Bevorzugt weist die Blende eine Mehrzahl von in radialer Richtung verlaufender Schlitze auf. Dadurch ergibt sich eine leichte Verformbarkeit der Blende und der Durchflussöffnung. Die Schlitze können (gleichmäßig oder ungleichmäßig) um den Umfang der Durchflussöffnung verteilt angeordnet sein.
-
Eine bevorzugte Form der vorgeschlagenen Blende wird bei einem Fahrzeugkühlsystem eingesetzt. Hierbei handelt es sich um ein Kühlsystem eines Fahrzeugs, wie insbesondere eines Kraftfahrzeugs, zur Kühlung von Systemen oder Bauteilen des Fahrzeugs. Anstelle eines Hydraulik- oder Pneumatikfluids wird dann also ein Kühlfluid eingesetzt. Die vorgeschlagene Blende ist dann also auf das Kühlfluid hin ausgelegt.
-
Das vorgeschlagene Fahrzeugkühlsystem verfügt demnach über zumindest die vorgeschlagene Drossel mit der Blende. Die Blende weist zumindest die Durchflussöffnung auf. Zumindest zum Teil besteht auch hier die Blende aus dem temperaturempfindlichen Formgedächtnismaterial, sodass die Größe der Durchflussöffnung temperaturabhängig ist. Bei dieser Anwendung ist durch die Durchflussöffnung das zu drosselnde Kühlfluid strömbar. Bei dem Kühlfluid kann es sich dann um ein gasförmiges oder flüssiges Kühlmittel handeln.
-
Eine weitere bevorzugte Form der vorgeschlagenen Blende wird bei einem Schwingungsdämpfer für ein Fluidsystem eingesetzt. Der Schwingungsdämpfer dient dann zur Dämpfung von Schwingungen eines Fluids in dem Fluidsystem. Hierbei handelt es sich insbesondere um ein Hydrauliksystem oder ein Pneumatiksystem. Durch den Dämpfer ist es also möglich, Druckschwingungen des Fluids zu dämpfen. Solche Schwingungen entstehen beispielsweise durch eine Pumpe des Fluidsystems oder durch Schaltbewegungen von Ventilen oder durch Arbeitsvibrationen von Verbrauchern im Fluidsystem. Durch einen solchen Dämpfer kann beispielsweise ein Geräuschverhalten des Fluidsystems verbessert werden.
-
Der vorgeschlagene Schwingungsdämpfer verfügt über einen Druckspeicher und ein in Richtung des Druckspeichers öffnendes Rückschlagventil. Durch das Rückschlagventil kann also Fluid in den Druckspeicher gelangen, jedoch nicht wieder daraus entweichen. Des Weiteren ist eine Drossel zum Ausleiten von Fluid aus dem Druckspeicher vorgesehen. Die Drossel dient also zum Ablassen des in den Druckspeicher gelangten Fluids. Rückschlagventil und Drossel sind hierbei fluidtechnisch parallel zueinander verschaltet.
-
Durch Verwendung der vorgeschlagenen Drossel ergibt sich bei dem Schwingungsdämpfer die temperaturabhängige Veränderung der Größe der Durchflussöffnung. Hierdurch verändert sich das Dämpfungsverhalten des Schwingungsdämpfers temperaturabhängig. Dies ist erwünscht, denn das Schwingungsverhalten eines Fluidsystems ist durch die temperaturabhängige Viskosität des darin enthaltenen Fluids ebenfalls stark temperaturabhängig. Somit kann durch den Einsatz der vorgeschlagenen Drossel das Schwingungsverhalten des Fluidsystems im gesamten Temperaturbereich optimiert werden.
-
Eine ebenso bevorzugte Form der vorgeschlagenen Blende wird bei einem Fluidsystem eingesetzt. Das Fluidsystem dient zur Steuerung oder Regelung oder zum Antrieb oder zur Schmierung einer Vorrichtung. Bei dem Fluidsystem handelt es sich insbesondere um ein Hydraulik- oder Pneumatiksystem. Das Fluidsystem weist zumindest die vorgeschlagene Drossel auf. Die Drossel kann dadurch in dem Fluidsystem vorgesehen sein, dass dieses den vorgeschlagenen Schwingungsdämpfer aufweist.
-
Somit ist die Drosselwirkung der Drossel des Fluidsystems temperaturabhängig. Das Fluidsystem kann sich somit selbständig und schnell an die Temperatur des darin enthaltenen Fluids anpassen. Dadurch kann auch das temperaturabhängige Schwingungsverhalten des Systems und die Schmierung und Kühlung optimiert werden.
-
Neben der Drossel kann das Fluidsystem über eine Vielzahl weiterer Komponenten verfügen, wie beispielsweise ein oder mehrere entsprechende Ventile und/oder Arbeitszylinder und/oder Fluidmotoren und/oder Pumpen.
-
Das ebenfalls vorgeschlagene Fahrzeugaggregat weist das vorgeschlagene Fluidsystem auf. Das Fluidsystem dient dort also zur Steuerung oder Regelung oder zum Antrieb oder zur Schmierung des Fahrzeugaggregats. Durch den Einsatz der vorgeschlagenen Drossel kann sich das Fahrzeugaggregat somit selbständig und schnell an eine Temperatur des Aggregats anpassen. Ebenso kann ein temperaturabhängiges Schwingungsverhalten des Aggregats optimiert werden.
-
Bei einem solchen Fahrzeugaggregat handelt es sich insbesondere um ein Fahrzeuggetriebe, insbesondere um ein mehrgängiges Fahrzeuggetriebe. Das Fluidsystem wird hierin insbesondere zum Schalten der mehreren Gänge des Fahrzeuggetriebes genutzt und/oder zu dessen Schmierung.
-
Ebenso kann es sich anstelle eines Fahrzeuggetriebes um ein anderes Fahrzeugaggregat handeln, wie beispielsweise einen Antriebsmotor. Im Falle eines Antriebsmotors dient das Fluidsystems insbesondere zu dessen Schmierung und Kühlung. Dann kann durch den Einsatz der vorgeschlagenen Drossel eine temperaturoptimierte Schmierung und Kühlung erfolgen.
-
Prinzipiell ist die vorgeschlagene Drossel bei einer Vielzahl weiterer, hier nicht explizit genannter Systeme einsetzbar. Durch die Durchflussöffnung ist dann jeweils ein entsprechendes Fluid strömbar.
-
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Figuren näher erläutert, aus welchen weitere bevorzugte Ausführungsformen und Merkmale der Erfindung entnehmbar sind. Es zeigen jeweils in schematischer Darstellung:
- 1 eine Drossel,
- 2 eine Blende einer Drossel in einem ersten Zustand,
- 3 eine Blende einer Drossel in einem zweiten Zustand,
- 4 einen Teil eines Schaltplans eines Hydrauliksystems.
-
In den Figuren sind gleiche oder zumindest funktionsgleiche Bauteile und Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.
-
Die Drossel nach 1 verfügt über ein Gehäuse mit einem einlassseitigen Anschluss 1 und einem auslassseitigen Anschluss 2. Zwischen den Anschlüssen 1, 2 im Inneren des Gehäuses ist eine Blende 3 angeordnet. Die Blende 3 verfügt über eine Durchflussöffnung 3A, welche von Fluid im Betrieb der Drossel durchströmt wird. Das Fluid gelangt also vom Anschluss 1 in die Drossel, durchströmt die Blende 3 und verlässt die Drossel über den Anschluss 2. Die Durchflussrichtung des Fluids ist in 1 durch entsprechende Pfeile gekennzeichnet.
-
Bei dem die Drossel durchströmenden Fluid kann es sich insbesondere um ein Hydraulik- oder Pneumatikfluid handeln, wenn die Drossel zum Einsatz in einem Hydraulik-oder Pneumatiksystem gedacht ist. Alternativ kann es sich bei dem Fluid um ein Kühlfluid handeln, wenn die Drossel zum Einsatz in einem Kühlsystem gedacht ist.
-
Die Drossel verfügt über keine weiteren Bauteile, wie beispielsweise bewegliche Stellorgane, die sich an die Durchflussöffnung 3A anlegen oder darin hineinragen, um die Größe der Durchflussöffnung 3A temperaturabhängig zu verändern.
-
Die Blende 3 besteht zumindest zum Teil aus einem temperaturempfindlichen Formgedächtnismaterial. Dadurch ist die Größe der Durchflussöffnung 3A temperaturabhängig. Im Detail bestimmt die Temperatur des Formgedächtnismaterials die Form und Größe der Durchflussöffnung 3A. Bei einer bestimmten Temperatur (Umschaltpunkt) wird das Formgedächtnismaterial aktiviert. Dadurch verändert es seine äußere Form. Diese Änderung bewirkt, dass sich der Querschnitt der Durchflussöffnung 3A entsprechend temperaturabhängig verändert. Dieser Vorgang ist reversibel. Eine Veränderung der Form findet also bei steigender Temperatur statt und bei sinkender Temperatur.
-
Da das Formgedächtnismaterial in direktem Kontakt mit dem die Drossel durchströmenden Fluid steht, bestimmt die Temperatur des Fluids wesentlich die Temperatur des Formgedächtnismaterials. Somit passt sich die Größe der Durchflussöffnung 3A automatisch und schnell an die Temperatur des Fluids an.
-
Die Größe der Durchflussöffnung 3A bestimmt das Ausmaß eines Druckabfalls an der Blende. Der einlassseitige Druck p1 des Fluids ist somit geringer (dünner Pfeil) als der auslassseitige Druck p2 (dicker Pfeil). Durch die vorgeschlagene Drossel verändert sich der dortige Druckabfall also temperaturabhängig.
-
2 und 3 zeigen die Blende 3 aus 1 bei unterschiedlichen Temperaturen. Bei 2 weist die Blende 3 eine erste Temperatur auf, beispielsweise eine relativ niedrige Temperatur. Bei 3 weist die Blende 3 demgegenüber einer zweite Temperatur auf, beispielsweise eine relativ hohe Temperatur. Die erste Temperatur liegt unterhalb einer bestimmten Temperatur, die einen Umschaltpunkt für das Formgedächtnismaterial bildet. Die zweite Temperatur liegt oberhalb der bestimmten Temperatur, die einen Umschaltpunkt für das Formgedächtnismaterial bildet.
-
Bei der ersten Temperatur (2) ist der Querschnitt der Durchflussöffnung 3A relativ groß. Bei der zweiten Temperatur (3) ist der Querschnitt der Durchflussöffnung 3A relativ gering. Dadurch kann in einem beliebigen Fluidsystem mit der Drossel ein temperaturabhängiges Schwingungsverhalten eingestellt und optimiert werden.
-
Gemäß 1 bis 3 ist die Blende 3 scheibenförmig ausgebildet. Die Blende 3 besteht vollständig aus dem Formgedächtnismaterial. Die Veränderung der Blende erfolgt dergestalt, dass sich das Formgedächtnismaterial temperaturabhängige radial zur Durchströmrichtung hin zusammenzieht (3) oder aufweitet (2).
-
Die Blende 3 verfügt über eine Mehrzahl radial verlaufender Schlitze 3B. Die Schlitze 3B sind radial entlang der Durchflussöffnung 3A verteilt angeordnet. Diese begünstigen die Formveränderung der Blende 3.
-
4 zeigt einen Ausschnitt aus einem Schaltplan für ein beispielhaftes Hydrauliksystem eines mehrstufigen Fahrzeuggetriebes. Das Hydrauliksystem dient dort einerseits zur Schmierung und Kühlung des Getriebes. Andererseits dient es zur Betätigung von Schaltelementen des Getriebes, also zum Schalten der unterschiedlichen Gänge des Getriebes. Das gezeigte Hydrauliksystem ist an sich bereits bekannt.
-
Das Hydrauliksystem verfügt beispielhaft über ein Reservoir 4 für Hydraulikflüssigkeit, über Filter 5, über eine Pumpe 6 und über mehrere Ventile 7. Mit den Ventilen 7 können hydraulische Verbraucher hydraulisch gekoppelt sein, wie beispielsweise Hydraulikzylinder oder Hydraulikmotoren.
-
An verschiedenen geeigneten Stellen des Hydrauliksystems sind außerdem hydraulische Drosseln 9 vorgesehen. Diese sind in dem in 4 dargestellten Schaltplan jeweils mit dem entsprechenden Schaltzeichen (X) gekennzeichnet. Die Drosseln 9 dienen zur Druckminderung, also zur Erzeugung eines Druckgefälles an der Drossel 9. Normalerweise werden die Drosseln 9 in herkömmlicher Bauart ausgeführt.
-
Bei einem solchen Hydrauliksystem hängt das Schwingungsverhalten unter anderem von der Viskosität der Hydraulikflüssigkeit ab. Die Viskosität ist wiederum stark von der Temperatur der Hydraulikflüssigkeit abhängig. Durch Einsatz der hier vorgeschlagenen Drossel (beispielsweise diejenige aus 1) anstelle einer oder mehrerer herkömmlichen Drosseln 9, kann das Schwingungsverhalten des Hydrauliksystems optimiert werden. Dadurch können störende Schwingungen über ein breites Temperaturband reduziert oder gänzlich vermieden werden.
-
Das Hydrauliksystem weist dazu einen hydraulischen Schwingungsdämpfer 8 auf. Der Schwingungsdämpfer 8 dient also dazu, um die hydraulischen Schwingungen in dem Hydrauliksystem zu dämpfen. Solche Schwingungen werden beispielsweise durch die Pumpe 6 in das Hydrauliksystem eingeleitet oder durch Schaltbewegungen der Ventile 7 oder durch Arbeitsvibrationen der mit den Ventilen 7 hydraulisch gekoppelten hydraulischen Verbraucher.
-
Der Schwingungsdämpfer 8 weist einen Druckspeicher 8A und ein in Richtung des Druckspeichers 8A öffnendes Rückschlagventil 8B auf. Außerdem weist der Schwingungsdämpfer 8 die vorgeschlagene, temperaturabhängige Drossel 9 auf. Diese Drossel 9 dient zum Ausleiten von Hydraulikflüssigkeit aus dem Druckspeicher 8A. Rückschlagventil 8A und Drossel 9 sind somit hydraulisch parallel zueinander geschaltet. Der Druckspeicher ist in 4 beispielhaft als Federdruckspeicher dargestellt. Er kann jedoch beliebig anders ausgeführt sein.
-
Es ist klar, dass ein Pneumatiksystem analog zu dem in 4 dargestellten Hydrauliksystems ausgeführt sein kann. Dabei wird dann ebenfalls anstelle zumindest einer der herkömmlichen Drosseln 9 die vorgeschlagene temperaturabhängige Drossel eingesetzt.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Anschluss
- 2
- Anschluss
- 3
- Blende
- 3A
- Durchflussöffnung
- 3B
- Schlitz
- 4
- Reservoir
- 5
- Filter
- 6
- Pumpe
- 7
- Ventil
- 8
- Schwingungsdämpfer
- 8A
- Druckspeicher
- 8B
- Rückschlagventil
- 9
- Drossel
- p1, p2
- Druck
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 19650476 C1 [0003]
- DE 3822970 A1 [0004]
