DE112008000113B4 - Kupplungsbetätigungsvorrichtung mit einer Anordnung zur Unterdrückung von Eigen-Resonanzen - Google Patents
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Abstract
Description
- Die Erfindung betrifft eine Kupplungsbetätigungsvorrichtung mit einer Anordnung zur Unterdrückung von Eigen-Resonanzen in einer hydraulischen Strecke gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
- Durch die in der Brennkraftmaschine eines Fahrzeugs stattfindenden Verbrennungsprozesse erfährt die Kurbelwelle im Antriebsstrang in Abhängigkeit von der Ausgestaltung der Brennkraftmaschine, beispielsweise in Abhängigkeit von der Anzahl der Zylinder, ungleichförmige Belastungen, die sich in Axial- und/oder Taumelschwingungen äußern und über die Kupplung in die hydraulische Strecke übertragen werden. Im Falle der Betätigung der Kupplung mittels eines Kupplungspedals werden diese Schwingungen am Betätigungsglied für den Fahrer als unangenehm empfunden.
- In der
DE 14 75 701 A ist ein Interferenz-Geräuschdämpfer beschrieben, bei dem periodische Druckwellen in Strömungsmitteln so durch eine Leitung gefördert werden, dass von dieser Leitung eine Zweigleitung abgeführt wird, die nach einer bestimmten Länge wieder auf die weitergeführte Leitung trifft, wodurch eine in einem Kanal befindende Druckwelle zeitweise auf zwei Kanäle unterschiedlicher Länge aufgeteilt wird, im Wesentlichen dadurch ausgelöscht werden, dass die Zweigleitung gegenüber der Leitung aus einem elastomeren Werkstoff mit großer radialer Elastizität besteht. Auf Grund unterschiedlicher Werkstoffe für Leitung und Zweigleitung (bei gleicher Formgebung) und damit unterschiedlicher Elastizitätsmodule wird eine unterschiedliche radiale Dehnung erzielt, die zu einer unterschiedlichen Fortpflanzungsgeschwindigkeit der Schwingungen in den Kanälen führt. In diesem Stand der Technik wird aufgezeigt, dass zur Dämpfung von Resonanzfrequenzen von ca. 100 Hz eine Zweigleitung mit einer Länge von ca. 1 m erforderlich wäre. - Aus der
DE 10 2005 032 319 A1 ist eine Dämpfungseinrichtung zur Dämpfung frequenzvariabler Pulsationen in einer Hydraulikleitung bekannt. Weiterhin ist aus derDE 197 18 226 A1 eine Dämpfungseinrichtung für hydraulische Betätigungseinrichtungen bekannt, mit einem zwischen einem Geberzylinder und einem Nehmerzylinder angeordneten Dämpfungskörper, der sein Volumen druckabhängig verändern kann, um am Nehmerzylinder auftretende Schwingungen zu dämpfen. - Weiterhin wird in der
GB 2 408 553 A - Nunmehr liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Kupplungsbetätigungsvorrichtung mit einer Anordnung zur Unterdrückung von Eigen-Resonanzen in einer hydraulischen Strecke zu schaffen, deren Frequenz auf die Anregungsfrequenz des jeweils eingesetzten Antriebsmotors abstimmbar ist und eine geringe Baugröße aufweist.
- Diese Aufgabe wird mit einer Kupplungsbetätigungsvorrichtung mit einer Anordnung zur Unterdrückung von Eigen-Resonanzen mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
- Danach umgrenzt die in einer hydraulischen Strecke zur Kupplungsbetätigung eingesetzte Anordnung als Zweigleitung eine Fluidsäule, deren Volumen innerhalb ihrer Umgrenzung variierbar ist. Die Abstimmung der Frequenz der Anordnung auf den jeweils eingesetzten Motor mit der entsprechenden Anzahl an Zylindern erfolgt somit über die Geometrie und Länge der Fluidsäule. Weiterhin umfasst die Anordnung ein Gehäuse mit einem verstärkten Boden zur Einbringung einer Bohrung sowie einen im Innern angeordneten Hohlraum. Im Innern des Gehäuses parallel zu dessen verstärktem Boden ist mindestens eine Scheibe vorgesehen, in deren Stirnfläche eine als Nut ausgebildete Vertiefung eingearbeitet ist, die sich von einem Anfangspunkt über eine vorgegebene Länge bis zu einem Endpunkt erstreckt und der Endpunkt dieser Nut mit einer in der Scheibe vorgesehenen Durchlassbohrung zusammenfällt und die von einem in Umfangsnähe der Scheibe liegenden Anfangspunkt ausgehende Nut bis zum Endpunkt eine Spirale oder eine mäanderartige Form bildet.
- Allerdings kann auch eine andere Form gewählt werden, die jedoch keinen in sich geschlossenen Kreis bilden darf. Diese Nut bildet die Umgrenzung für die Fluidsäule in der Anordnung, durch deren Form die eindringenden Schwingungen zwangsgeführt werden. Bei der Wahl der Form sollte allerdings darauf geachtet werden, möglichst Hindernisse in der Nut für die Strecke der Schwingen zu vermeiden, da diese zu ungewollten und unkalkulierbaren Reflexionen führen.
- In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Gehäuse mit einem verstärkten Boden zur Einbringung einer Bohrung versehen und weist im Innern einen Hohlraum auf. Dabei entspricht die Länge dieser Bohrung einer Teillänge der Druckleitung.
- Zur Herstellung einer hydraulischen Verbindung zwischen Druckleitung und Zweigleitung bzw. erfindungsgemäßer Anordnung ist es besonders vorteilhaft, dass die Fluidsäule in der Anordnung über eine senkrecht zur Bohrung in Richtung Hohlraum verlaufende Durchlassbohrung mit der Teillänge der Druckleitung in Wirkverbindung steht. Auf diese Weise ist es möglich, dass in der Druckleitung eingetragene Schwingungen in die mit Fluid gefüllte Anordnung gelangen.
- In vorteilhafter Weise fällt der Endpunkt dieser Nut mit einer im Zentrum der Scheibe vorgesehenen Durchlassbohrung zusammen. Über diese Durchlassbohrung steht die Fluidsäule in der Nut mit dem weiteren im Hohlraum des Gehäuses befindlichen Fluid in Verbindung.
- Am anderen Ende der Nut, ihrem Anfangspunkt, steht dieser mit der im Gehäuse eingebrachten Durchlassbohrung als Abgriffsbohrung von der Druckleitung in Wirkverbindung. Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn die Durchmesser der Durchlassbohrungen von Gehäuse und Scheibe der Breite der Nut angepasst sind.
- Zur Realisierung einer weiteren Möglichkeit der Abstimmung der Anordnung mit der Eigen-Resonanz in der hydraulischen Strecke ist die Abgriffsbohrung in einer zweiten Scheibe als Abgriffscheibe vorgesehen, die zwischen der ersten Scheibe und dem verstärkten Gehäuseboden angeordnet ist und mit ihrer Bodenfläche auf der Stirnfläche der ersten Scheibe aufliegt. Allerdings kann je nach Anwendungsfall auch auf diese Abgriffscheibe verzichtet werden, so dass eine Verbindung zwischen der Druckleitung und der Scheibe direkt über die im Gehäuse vorgesehene Durchlassbohrung realisiert wird. Zur Verlängerung der zwangsgeführten Fluidsäule innerhalb der Anordnung ist es auch denkbar, mehrere mit jeweils einer Nut versehene Scheiben übereinander im Gehäuseinnern anzuordnen, wobei jeweils eine Bodenfläche auf der Stirnfläche der nachfolgenden Scheibe aufliegt. Über eine entsprechend positionierte und senkrecht zur Laufrichtung der jeweiligen Nut angeordnete Durchlassbohrung sind diese Scheiben hydraulisch miteinander verbindbar.
- Zur Abstimmung der Eigen-Resonanz der erfindungsgemäßen Anordnung mit der Eigenfrequenz der hydraulischen Strecke ist es besonders vorteilhaft, für verschiedene Motoren nur eine Anordnung einzusetzen, mit der diese erfolgen kann. Dazu wird in vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung in der ersten Scheibe innerhalb der vorgegebenen Länge der Nut in den Nutquerschnitt eine Abtrennung eingebracht, deren Form dem Querschnitt der Vertiefung angepasst ist. Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn die Abtrennung auf der Bodenfläche der zweiten Scheibe angebracht bzw. in diese eingebracht ist. Auf diese Weise wird erreicht, dass die Fluidsäule nur in einem Teilbereich der Länge der Nut gebildet wird. Im Idealfall würde somit die Länge der Nut gleich der Länge der Fluidsäule entsprechen. Andernfalls wäre deren Länge größer als die Länge der Fluidsäule.
- Weitere Vorteile und vorteilhafte Weiterbindungen der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Figuren sowie deren Beschreibungsteile.
- Es zeigen:
-
1 eine schematische Darstellung einer hydraulischen Strecke zum Betätigen einer Kupplung mit einer Anordnung zur Unterdrückung von Eigen-Resonanzen, -
2 den Aufbau einer Anordnung zur Unterdrückung von Eigen-Resonanzen in einer Schnittdarstellung, -
3 eine gemäß2 dargestellte Abgriffscheibe der Anordnung in einer Draufsicht, -
4 eine gemäß2 dargestellte Nutscheibe in einer Draufsicht, -
5 eine weitere Ausgestaltung der Anordnung zur Unterdrückung von Eigen-Resonanzen in einer Schnittdarstellung, -
6 eine weitere Ausgestaltung der Anordnung zur Unterdrückung von Eigen-Resonanzen in einer Schnittdarstellung. - Bei der Beschreibung der
1 bis6 werden für gleiche Bauteile die gleichen Bezugszeichen verwendet. - Die
1 zeigt schematisch eine hydraulische Strecke zur Betätigung einer Kupplung24 mit einer Anordnung zur Unterdrückung von Eigen-Resonanzen. Diese mit Fluid befüllte hydraulische Strecke besteht aus einem Geberzylinder10 und einem Nehmerzylinder12 , die über eine Druckleitung14 miteinander verbunden sind. Der Geberzylinder10 enthält eine Kolbenstange16 , die mit einem Kupplungspedal18 verbunden ist. Bei Kraftbeaufschlagung des Kupplungspedals18 wird diese über die Kolbenstange16 in die hydraulische Strecke eingeleitet, auf den Nehmerzylinder12 und einen mit diesem über eine Kolbenstange25 in Verbindung stehenden Ausrückhebel26 auf ein Ausrücklager27 übertragen. Dieses Ausrücklager27 steht letztendlich mit der Kupplung24 in Verbindung, die auf diese Weise geöffnet bzw. geschlossen werden kann. Die Kupplung24 wird von einer Schwungscheibe30 angetrieben, die mit einer mit dem Antriebsmotor verbundenen Kurbelwelle32 in Verbindung steht. In einem Kupplungsgehäuse23 sind die Kupplung24 , das Ausrücklager27 , die Kurbelwelle32 und der mit dem Ausrücklager27 in Verbindung stehende Teil des Ausrückhebels26 untergebracht. - In die den Geberzylinder
10 und Nehmerzylinder12 verbindende Druckleitungsstrecke14 ist eine Anordnung zur Unterdrückung von Eigen-Resonanzen integriert, die Schwingungen in der hydraulischen Strecke dämpfen soll und daher in der weiteren Beschreibung als Dämpfer40 bezeichnet wird. - Der Aufbau dieses Dämpfers
40 wird anhand der2 näher erläutert. Diese zeigt eine mögliche Ausgestaltung des Dämpfers40 in einer Schnittdarstellung. Der Dämpfer40 wird aus einem Gehäuse42 gebildet, das einen Rotations- oder Rechteckkörper darstellen kann. In diesem Beispiel ist der Dämpfer40 als Rotationskörper ausgeführt. Das Gehäuse42 weist an einem Ende einen verstärkten Bereich auf, in den eine Durchgangsbohrung54 eingebracht ist. Über diese Durchgangsbohrung54 ist der Dämpfer40 direkt in die Druckleitung14 eingebunden, d. h. er wird Teil der Druckleitung14 . Senkrecht zu dem verstärkten Boden ist das Gehäuse42 mit einer Grundlochbohrung versehen, so dass im Innern des Gehäuses42 ein Hohlraum entsteht. Dieser Hohlraum steht über eine in den verstärkten Bereich des Gehäuses eingebrachte Durchlassbohrung42b mit der Durchgangsbohrung54 und damit mit dem sich in der Druckleitung14 befindenden Fluid in Verbindung. In diesem Hohlraum befinden sich die eigentlichen schwingungsdämpfenden Bauteile, wie eine Abgriffscheibe44 und eine Nutscheibe46 , die mit einem elastischen Element48 in Wirkverbindung stehen. Diese Abgriffscheibe44 liegt mit ihrer oberen Stirnfläche direkt am verstärkten Boden des Gehäuses42 an. Im Bereich der Durchlassbohrung42b des Gehäuses42 weist diese obere Stirnfläche eine Verbindungskammer44a auf, die in eine senkrecht dazu verlaufende Zulaufbohrung44b einmündet. An der unteren Stirnfläche, der Bodenfläche44c , dieser Abgriffscheibe44 liegt die Nutscheibe46 an, die durch das den Hohlraum des Gehäuses42 begrenzende elastische Element48 , das beispielsweise durch eine Schraubverbindung mit dem Gehäuse42 verbunden ist, an die Abgriffscheibe44 und somit auch an den verstärkten Boden des Gehäuses42 gedrückt wird. Zur Vorgabe eines bestimmten Weges für die in das Fluid eingetragenen Schwingungen ist die Nutscheibe46 in diesem Beispiel mit einer spiralförmigen Nut46a versehen, wie aus der4 ersichtlich ist. Allerdings kann die Nut46a auch mäanderförmig ausgeführt sein oder einen nicht geschlossenen Weg beschreiben. Wichtig ist, dass diese Nut46a in einer Durchlassbohrung46b endet, über die eine Verbindung zum Hohlraum des Gehäuses42 herstellbar ist. Das den Hohlraum begrenzende, im Wesentlichen als Hohlzylinder ausgeführte elastische Element48 weist unter anderem zur Erhöhung seiner Elastizität zwischen den Endbereichen einen Zwischenboden48c auf, durch den der verbleibende Hohlraum in eine obere Kammer48a und eine untere Kammer48b unterteilt wird, wobei gleichzeitig eine Abtrennung vom Fluid führenden zum mit Luft gefüllten Bereich erzielt wird. Da die Abgriffscheibe44 und die Nutscheibe jeweils mit Durchgangsbohrungen44b und46b versehen sind, kann sich das Fluid der hydraulischen Strecke, ausgehend von der Durchgangsbohrung54 , über die Durchlassbohrung42b weiter über die Zulaufbohrung44b in die Nut46a bis letztendlich in die obere Kammer48a des Dämpfers40 ausbreiten. Das sich in der oberen Kammer48a befindende Fluid dient dabei gleichzeitig als Speichervolumen. Zur Abdichtung des elastischen Elements48 gegenüber dem Gehäuse42 ist der Umfang des elastischen Elements48 mit einer Nut versehen, in die eine Dichtung52 in Form beispielsweise eines O-Ringes eingebracht ist. In der unteren, fluidleeren Kammer48b ist eine Druckfeder50 vorgesehen, durch deren Wahl und damit deren Steifigkeit zusätzlich die Steifigkeit des Zwischenbodens48c des elastischen Elements48 beeinflussbar ist. Insbesondere der Zwischenboden48c des elastischen Elements48 hat die Funktion einer Membrane. - Die untere Kammer
48b bzw. das Gehäuse42 wird mittels eines Gehäusedeckels42a verschlossen. Das Gehäuse42 mit dem Gehäusedeckel42a kann sowohl aus metallischem als auch aus nicht metallischem Werkstoff bzw. aus Kunststoff hergestellt sein. Die beiden Scheiben44 ,46 bestehen jeweils aus Metall. Das elastische Element48 kann außer aus Kunststoff auch aus Gummi hergestellt sein. - Wie bereits erwähnt, werden über die Kupplung
24 vom Motor bzw. der Kurbelwelle32 ausgehende Schwingungen in die hydraulische Strecke eingetragen, die über die Druckleitung14 letztendlich auf das Kupplungspedal18 übertragen werden. Durch den in die hydraulische Strecke integrierten Dämpfer40 gelangen diese über die Durchlassbohrung42b auch zu dessen Dämpfungselementen, so dass sich die Schwingungen über die Zulaufbohrung44b in der Nut46a der Nutscheibe46 fortpflanzen können. Über die Zulaufbohrung46b werden sie in die obere Kammer48a transportiert, wo sie am Zwischenboden48c reflektiert werden. Je nach Steifigkeit des elastischen Elements48 , insbesondere dessen Zwischenbodens48c , wird dabei ein Teil der Translationsenergie der Schwingung vernichtet bzw. werden die reflektierenden Schwingungen den ankommenden Schwingungen überlagert, so dass sich diese im Idealfall gegenseitig auslöschen. Die Länge der Nut46a von der Zulaufbohrung44b bis zur Durchlassbohrung46b ist dazu auf die jeweilige Eigenfrequenz des Systems abzustimmen. - Die
3 zeigt eine Abgriffscheibe44 in einer Draufsicht. Die Stirnfläche der Abgriffscheibe44 ist in diesem Beispiel zur Herstellung einer Leitungsverbindung zwischen der Durchlassbohrung42b und damit der Druckleitung14 und den Dämpfungselementen mit einer Verbindungskammer44a in Form einer Nut versehen. Diese Nut mündet in einer Zulaufbohrung44b , über die die in der hydraulischen Strecke eingetragenen Schwingungen in die Nut46a der Nutscheibe46 weitergeleitet werden können. - Die
4 zeigt die Draufsicht auf die Nutscheibe46 . Hieraus ist ersichtlich, dass die Nutscheibe46 mit einer Nut46a in Form einer Spirale versehen ist, die einen Anfangs- und einen Endpunkt aufweist. Der Anfangspunkt der Nut46a wird von der Position der Zulaufbohrung44b bestimmt. Der Endpunkt der Nut46a wird durch die Position der durch die Nutscheibe46 verlaufenden Durchlassbohrung46b gebildet, die in diesem Beispiel vorzugsweise in deren Zentrum angeordnet ist. - Die
5 und6 zeigen weitere Gestaltungsmöglichkeiten des Dämpfers40 . - Die
5 zeigt einen Dämpfer gemäß2 , der sich von dieser darin unterscheidet, dass sowohl der Gehäusedeckel42a als auch die Druckfeder50 zur Beeinflussung der Steifigkeit des elastischen Elements48 weggefallen sind. - In diesem Beispiel übernimmt das elastische Element
48 gleichzeitig die Funktion des Deckels, indem es über Verbindungselemente, wie beispielsweise Schrauben, mit dem Gehäuse42 verbunden wird. Die Steifigkeit des Zwischenbodens48c wird dabei lediglich vom eingesetzten Material bestimmt. - Eine besonders platzsparende Variante des Dämpfers zeigt die
6 . Hierbei ist das Gehäuse42 so ausgebildet, dass es gleichzeitig die Funktion der Abgriffscheibe44 übernimmt, indem die Durchlassbohrung42b so positioniert ist, dass sie mit der Position des Anfangspunktes der Nut46a zusammenfällt. - Die Funktionsbeschreibung dieser
5 und6 ist dabei analog zu der in2 . - Bezugszeichenliste
-
- 10
- Geberzylinder
- 12
- Nehmerzylinder
- 14
- Druckleitung
- 16
- Kolbenstange
- 18
- Kupplungspedal
- 23
- Kupplungsgehäuse
- 24
- Kupplung
- 25
- Kolbenstange
- 26
- Ausrückhebel
- 27
- Ausrücklager
- 30
- Schwungscheibe
- 32
- Kurbelwelle
- 40
- Anordnung zur Unterdrückung von Eigen-Resonanzen/Dämpfer
- 42
- Gehäuse
- 42a
- Gehäusedeckel
- 42b
- Durchlassbohrung
- 44
- Abgriffscheibe
- 44a
- Verbindungskammer
- 44b
- Zulaufbohrung
- 44c
- Bodenfläche der Abgriffscheibe
- 46
- Nutscheibe
- 46a
- Nut
- 46b
- Durchlassbohrung
- 46c
- Stirnfläche Nutscheibe
- 48
- elastisches Bauteil
- 48a
- obere Kammer
- 48b
- untere Kammer
- 48c
- Zwischenboden
- 50
- Druckfeder
- 52
- Dichtung
- 54
- Bohrung
Claims (7)
- Kupplungsbetätigungsvorrichtung mit einer Anordnung (
40 ) zur Unterdrückung von Eigen-Resonanzen in einer hydraulischen Strecke, bei der eine Druckleitung (14 ) eine Verbindung zwischen Geberzylinder und Nehmerzylinder herstellt, und die Anordnung (40 ) als Zweigleitung eine Fluidsäule umgrenzt und aus einem Gehäuse (42 ) mit einem verstärkten Boden zur Einbringung einer Bohrung (54 ) besteht und im Innern einen Hohlraum aufweist, wobei das Volumen der Fluidsäule durch Veränderung der Länge der Umgrenzung variierbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass im Innern des Gehäuses (42 ) parallel zu dessen verstärktem Boden mindestens eine Scheibe (46 ) vorgesehen ist, in deren Stirnfläche (46c ) eine als Nut (46a ) ausgebildete Vertiefung eingearbeitet ist, die sich von einem Anfangspunkt über eine vorgegebene Länge bis zu einem Endpunkt erstreckt und der Endpunkt dieser Nut (46a ) mit einer in der Scheibe (46 ) vorgesehenen Durchlassbohrung (46b ) zusammenfällt und die von einem in Umfangsnähe der Scheibe (46 ) liegenden Anfangspunkt ausgehende Nut (46a ) bis zum Endpunkt eine Spirale oder eine mäanderartige Form bildet. - Kupplungsbetätigungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge der Bohrung (
54 ) einer Teillänge der Druckleitung (14 ) entspricht. - Kupplungsbetätigungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fluidsäule in der Anordnung (
40 ) über eine senkrecht zur Bohrung (54 ) in Richtung Hohlraum verlaufende Durchlassbohrung (42b ) mit der Teillänge der Druckleitung (14 ) in Wirkverbindung steht. - Kupplungsbetätigungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Anfangspunkt der Nut (
46a ) mit der Durchlassbohrung (42b ) als Abgriffsbohrung in Wirkverbindung steht. - Kupplungsbetätigungsvorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchmesser der Durchlassbohrungen (
42b ) und (46b ) an den Querschnitt der Nut (46a ) angepasst sind. - Kupplungsbetätigungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchlassbohrung (
42b ) mit einer Zulaufbohrung (44b ) einer zweiten zwischen verstärktem Boden des Gehäuses (42 ) und Scheibe (46 ) angeordneten Scheibe (44 ) als Abgriffscheibe in Wirkverbindung steht, deren Bodenfläche auf der Stirnfläche (46c ) der ersten Scheibe (46 ) aufliegt. - Kupplungsbetätigungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb der vorgegebenen Länge der Nut (
46a ) in deren Querschnitt eine Abtrennung einbringbar ist, deren Form dem Querschnitt der Nut (46a ) angepasst ist.
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