DE19833899C2 - Anordnung zur Verringerung von Pulsationen und/oder Vibrationen in hydraulischen Schlauchleitungssystemen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Verringe­ rung von Pulsationen und/oder Vibrationen in hy­ draulischen Schlauchleitungssystemen gemäß Oberbe­ griff des Anspruchs 1.

Aus den Druckschriften DE 39 22 101 A1, DE 39 23 028 A1 und EP 0 509 344 A1 ist es bekannt, in einer Schlauchleitung Drosselmittel auszubilden.

Es ist bekannt, in eine Förderpumpe umfassenden hydraulischen Leitungssystemen, den Druckflüssig­ keitstransport mittels Schläuchen zu bewerkstelli­ gen. Die Förderpumpe erzeugt Pulsationen und Vibra­ tionen. Da die Schläuche aus elastischen Materia­ lien aufgebaut sind, findet bei einer Druckbela­ stung eine Schlauchaufweitung statt. Die sich dabei ergebenden druckabhängigen Volumenänderungen führen zur Dämpfung von Pulsationen und/oder Vibrationen und damit zur Reduzierung von unerwünschten Ge­ räuschen. Bei niedrigen Frequenzen ist die Pulsa­ tionsdämpfung eines Schlauches häufig unzureichend.

Zur Vermeidung dieses Nachteils wurde bereits vor­ geschlagen, in einem solchen hydraulischen Schlauchleitungssystem wenigstens ein Rückschlag­ ventil vorzusehen, das in einem Hochdruckrohr zwischen einem Schlauch und einer festen Anschluß­ stelle, beispielsweise einem Steuerventil angeord­ net ist. Dieses Rückschlagventil verhindert Schwin­ gungen und Vibrationen bei niedrigen Frequenzen, beispielsweise in einem Frequenzbereich zwischen etwa 20 und 50 Hz.

Es ist weiterhin bekannt, das Rückschlagventil in eine Hohlschraube, die zur Befestigung einer Schlauchleitung an einem Lenkgetriebe dient, zu in­ tegrieren. Außerdem sind Rohrverschraubungen, die mit dem Lenkgetriebe verbunden sind, bekannt, in die ein Rückschlagventil integriert ist.

Um die in diesem hydraulischen System auftretenden unerwünschten Pulsationen zu reduzieren, werden auch Drosseln verwendet.

Nachteil der bekannten Lösungen ist, daß die Dämp­ fungsmittel nicht immer dort eingebracht werden können, wo eine Dämpfung der Pulsationen oder Vi­ brationen und damit der Geräusche optimal wäre. Außerdem verursacht deren Einbau relativ hohe Kos­ ten.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Anordnung zur Verringerung von Pulsationen und/oder Vibrationen in hydraulischen Schlauchleitungssystemen zu schaf­ fen, die sich durch einen einfachen und kostengün­ stigen Aufbau, sowie durch verbesserte Dämpfungs­ eigenschaften auszeichnet.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Anordnung vor­ geschlagen, die die in Anspruch 1 genannten Merk­ male aufweist. Diese Anordnung umfasst wenigstens eine in wenigstens einer Schlauchleitung einge­ brachte Drossel. Erfindungsgemäß ist außerdem ein Rückschlagventil in der Schlauchleitung einge­ bracht, wobei das Rückschlagventil und die Drossel als zusammengehörende Baueinheit ausgebildet sind, was die Montage dieser Dämpfungselemente wesentlich vereinfacht und daher sehr kostengünstig möglich macht. Durch die Unterbringung der Drossel und des Rückschlagventils in der Schlauchleitung ist es möglich, die Positionierung dieser Elemente, die zur Dämpfung von Pulsationen sowie Vibrationen und damit von Geräuschen dienen, in einem weiten Umfang frei zu wählen. Es ist daher möglich, die Dämp­ fungseigenschaften auf preiswerte Weise zu optimie­ ren.

Bevorzugt wird weiterhin ein Ausführungsbeispiel der Anordnung, bei dem die Drossel als Hülsenstück ausgebildet und daher sehr preiswert realisiert ist. Es ist möglich, das vorzugsweise aus Metall bestehende Hülsenstück mit dem Rückschlagventil zu verbinden und somit die erwähnte Baueinheit zu re­ alisieren.

Besonders bevorzugt wird ein Ausführungsbeispiel der Anordnung, das sich dadurch auszeichnet, daß das Rückschlagventil an der Drossel angeklipst oder mittels einer Schnappverbindung an dieser befestigt ist. Eine derartige Verbindung ist sehr rasch und einfach realisierbar, so daß auch insofern Kosten eingespart werden können.

In einer Weiterbildung der Erfindung ist in die Schlauchleitung ein der Frequenzabstimmung im Schlauchleitungssystem dienender Tuner eingebracht, der die Dämpfungseigenschaften weiter verbessert. Dieser Tuner kann - in Durchflußrichtung gesehen - vorzugsweise vor oder nach der Drossel beziehungs­ weise dem Rückschlagventil in die Schlauchleitung eingesetzt sein. Diese Ausgestaltung ermöglicht eine einfache und effektive Beeinflussung des Fre­ quenzverlaufs der Pulsationen sowie Vibrationen und damit der Geräusche innerhalb des Hydrauliksystems. Mit Hilfe des Tuners können die Dämpfungseigen­ schaften der Drossel und/oder des Rückschlagventils optimal auf die Gegebenheiten abgestimmt werden.

Weitere Ausgestaltungen ergeben sich aus den übri­ gen Unteransprüchen.

Nachfolgend soll die Erfindung anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen be­ schrieben werden. Es zeigen:

Fig. 1 einen Schlauchleitungsabschnitt mit einer innenliegenden Drossel, in die ein Rück­ schlagventil integriert ist;

Fig. 2 einen Schlauchleitungsabschnitt mit einer Drossel, die mit einem Rückschlagventil verbunden ist;

Fig. 3 einen Schlauchleitungsabschnitt nach Fig. 1 mit einem Metall-Tuner;

Fig. 4 einen Schlauchleitungsabschnitt nach Fig. 2 mit einem Metall-Tuner;

Fig. 5 einen Schlauchleitungsabschnitt nach Fig. 1 mit einem PTFE-Tuner und

Fig. 6 einen Schlauchleitungsabschnitt nach Fig. 2 mit einem PTFE-Tuner.

In Fig. 1 ist ein Abschnitt einer Schlauchleitung 10 eines hydraulischen Schlauchleitungssystems dar­ gestellt. In die Schlauchleitung 10 ist - beispiels­ weise von seinem einen Endbereich her - eine Drossel 20 eingeführt. Diese hat einen Außendurchmesser, der im wesentlichen dem Innendurchmesser 12 des Schlauches 10 entspricht. Sie weist einen innenlie­ genden langgestreckten Drosselbereich 21 auf. Die­ ser geht über einen Übergangsbereich 25 in einen ersten Endbereich 23 über. Der Übergangsbereich 25 bewirkt einen langsamen stetigen Übergang von dem Innenraum der Schlauchleitung 10 zum Drosselbereich 21.

Der dem ersten Endbereich 23 der Drossel 20 gegen­ überliegende zweite Endbereich 24 weist eine hier beispielsweise zylindrisch ausgestaltete, durch eine Ringnut realisierte Ausnehmung auf, die einen Innenradius hat, der fast dem Außenradius der Dros­ sel 20 entspricht. Der zweite Endbereich 24 zeigt hierbei eine Aufnahmeöffnung 26, die einen etwas geringeren Durchmesser als die zylindrische Ausneh­ mung aufweist. Am Übergangsbereich zum Drosselbe­ reich 21 bildet die zylindrische Ausnehmung zumindest Teilflächen 28, 29 aus, vorzugsweise ist hier eine durchgehende Ringfläche vorgesehen.

Über die Aufnahmeöffnung 26 kann ein hier nicht dargestelltes Rückschlagventil eingebracht bezie­ hungsweise in die zylindrische Ausnehmung einge­ preßt werden. Eine der Aufnahmeöffnung 26 entgegen­ gesetzt liegende Stirnfläche des Rückschlagventils legt sich an die Teilflächen 28, 29 an; damit wird das Rückschlagventil zwischen den Teilflächen 28, 29 und einer die Aufnahmeöffnung 26 umgebenden An­ legeschulter 31 sicher fixiert.

Die Drossel 20 und Rückschlagventil bilden somit eine Baueinheit, bei der das Rückschlagventil in die Drossel 20 integriert ist. Diese Baueinheit wird innerhalb der Schlauchleitung 10 derart gesi­ chert, daß eine Sicherungsklammer 50 vorgesehen ist, welche die Schlauchleitung 10 und die innen­ liegende Baueinheit im Bereich des Drosselbereiches 21 umschließt.

Aus Fig. 1 ist ersichtlich, daß die Drossel 20 in ihrer Außenfläche mit einer umlaufenden Vertiefung 33 versehen ist, in die die Wandung der Schlauch­ leitung 10 mittels der Sicherungsklammer 50 einge­ preßt wird. Dies führt zu einer sicheren Veranke­ rung der Drossel 20 in der Schlauchleitung 10.

In Fig. 2 ist eine zweite Ausführungsform der aus Drossel 20 und Rückschlagventil bestehenden Bauein­ heit dargestellt. Gleiche Bauteile sind mit densel­ ben Bezugszeichen versehen, so daß insofern auf die Beschreibung zu Fig. 1 verwiesen wird. Die Anord­ nung der in Fig. 2 beschriebenen Ausführungsform unterscheidet sich nur von der in Fig. 1 beschrie­ benen durch die unterschiedliche Gestaltung der Baueinheit aus Drossel 20 und Rückschlagventil. Die Drossel 20 hat ebenfalls einen innenliegenden Dros­ selbereich 21, der über den Übergangsbereich 25 in einen ersten Endbereich 23 übergeht. Der zweite Endbereich ist abweichend von dem in Fig. 1 darge­ stellten; er weist eine hier umlaufende hakenför­ mige Schulter 27 auf. Die Schulter 27 hat einen et­ was geringeren Außendurchmesser als der Innendurch­ messer 12 des Schlauches 10. Das Rückschlagventil, von dem hier nur ein Gehäuse 30 ersichtlich ist, ist derart ausgebildet, daß es Mittel 32 aufweist, die die umlaufende Schulter 27 der Drossel 20 hin­ tergreifen und einschnappen. Somit sind Rückschlag­ ventil und Drossel 20 mittels einer Schnappverbin­ dung fest verbunden und bilden eine Baueinheit.

Weitere Ausführungsbeispiele der Baueinheit werden in den Fig. 3 und 4 gezeigt. Hierbei entspricht die Fig. 3 im wesentlichen dem Aufbau aus Fig. 1 und die Fig. 4 im wesentlichen dem Aufbau aus Fig. 2. Wie in den Fig. 3 und 4 zu sehen ist, ist der erste Endbereich 23 der Drossel 20 verlängert gestaltet. Dieser verlängerte, im wesentlichen zy­ lindrisch ausgestaltete erste Endbereich 23 geht über eine Abrißkante 22 in den Drosselbereich 21 über. Der Übergangsbereich 25 entfällt hier.

Der erste Endbereich 23 nimmt einen, in Fachkreisen als Tuner 40 bezeichneten, als Resonator wirkenden zylindrischen Hohlkörper auf. Tuner werden so in den Strömungspfad der Druckflüssigkeit eingesetzt, daß eine Dämpfung der Pulsationen im hydraulischen System eintritt. Der hier dargestellte Hohlkörper ist als Spirale, vorzugsweise - wie hier darge­ stellt - als zylindrische metallische Doppelspirale ausgebildet. Durch seine spezielle Ausformung wird es möglich, die im Schlauchleitungssystem auftre­ tenden Frequenzen der Pulsationen und Vibrationen abzustimmen, damit wird es möglich, auftretende Störgeräusche mittels einer Drossel 20 und des Rückschlagventils durch die entsprechende Auslegung des Tuners 40 zu minimieren beziehungsweise ganz zu vermeiden.

Fig. 5 zeigt einen Schlauchleitungsabschnitt nach Fig. 1 mit einem gegenüber Fig. 3 abgewandelten Tuner 40'. Der Tuner ist als zylindrisches Rohr ausgebildet, dessen Wandung mit hier nicht darge­ stellten Durchbrechungen beziehungsweise Löchern versehen ist. Die Wandung ist vorzugsweise aus PTFE (Polytetrafluorethylen) gefertigt.

Der Tuner 40' ist auf einem von der Drossel 20 aus­ gehenden Befestigungsnippel 41 aufgeschoben, der vorzugsweise mit Widerhaken versehen ist, so daß der Tuner sich nicht unabsichtlich löst.

Fig. 5 zeigt eine Ausführungsform einer Drossel mit integriertem Rückschlagventil und mit unmittel­ bar an die Drossel angebrachtem Tuner. Die Drossel, das Rückschlagventil und der Tuner bilden somit eine Baueinheit, die einfach in einem Schlauchleitungssystem untergebracht und an praktisch jeder beliebigen Stelle fixiert werden kann. Die Wirkung der Bauteile bezüglich der Dämpfungseigenschaften kann dadurch optimiert werden, daß die Baueinheit beispielsweise möglichst nahe am Entstehungsort von Vibrationen und/oder Pulsationen angeordnet werden kann oder in Bereichen positioniert werden kann, in denen besonders starke Geräuschabstrahlungen gege­ ben sind.

Fig. 6 zeigt einen Schlauchabschnitt gemäß Fig. 2 mit einem gegenüber Fig. 4 abgewandelten Tuner. Der Tuner ist hier nicht, wie in Fig. 4 darge­ stellt, in die Drossel 20 eingesteckt sondern, wie bereits anhand von Fig. 5 erläutert, auf einen Be­ festigungsnippel 41 aufgesteckt.

Auch hier ist der Tuner 40' als zylindrisches Rohr ausgebildet, dessen Wandung Durchbrechungen bezie­ hungsweise Löcher aufweist.

Bei dem in Fig. 6 dargestellten Beispiel ist das in dem Gehäuse 30 untergebrachten, hier nicht dar­ gestellte Rückschlagventil mechanisch an der Dros­ sel 20 fixiert, die gleichzeitig über den Befesti­ gungsnippel 21 den Tuner 40' hält. Es ist also auch hier eine Baueinheit vorgesehen, die die oben, ins­ besondere anhand von Fig. 5 erläuterten Vorteile aufweist.

Den Fig. 3 bis 6 ist zu entnehmen, daß das Rück­ schlagventil und der Tuner vorzugsweise auf gegen­ überliegenden Seiten der Drossel angeordnet sind.

Teile die anhand von Fig. 1 bereits beschrieben wurden, tragen gleiche Bezugszeichen, so daß auf die Beschreibung gemäß Fig. 1 verwiesen wird, um Wiederholungen zu vermeiden.

Die Fig. 3 bis 6 zeigen, daß zur Erzielung einer kompakten, leicht montierbaren Baueinheit die Dros­ sel 20, das Rückschlagventil und der Tuner 40 zu­ sammengefaßt werden können.

In einem komplexen Schlauchleitungssystem ist es auch vorteilhaft, mehrere Baueinheiten (Tuner, Drossel, Rückschlagventil) in Reihe zu verschalten, um Vibrationen und/oder Pulsationen möglichst nahe ihres Entstehungsortes oder in Bereichen besonders starker Geräuschabstrahlung zu dämpfen. Es ist da­ bei besonders vorteilhaft, daß die Drossel und die übrigen Dämpfungsmittel praktisch an jeder beliebi­ gen Stelle der Schlauchleitung vorgesehen werden können.

Die Wirkungsweise der Anordnungen wird nachfolgend anhand der Fig. 1 bis 6 beschrieben. Hierbei ist die Strömungsrichtung in den Fig. 1 bis 6 durch die Pfeile S, S' angedeutet. Die Drossel 20 dient der Dämpfung von im Schlauchleitungssystem auftre­ tenden Pulsationen und Vibrationen.

Das Rückschlagventil ist einer bestimmten Vorspan­ nung unterworfen. Diese bewirkt, daß beim Auftreten von Vibrationen, Schwingungen und/oder Pulsationen im Schlauchleitungssystem das Rückschlagventil bei einer Strömungsumkehr selbsttätig schließt. Ist die Schwingungsspitze abgebaut, öffnet das Rückschlag­ ventil wieder und gibt den Durchfluß in Richtung des Pfeiles S, S' frei. Für die Funktion des Rück­ schlagventils ist es wesentlich, dieses auf die ge­ wünschte Strömungsrichtung S oder S' auszurichten.

Bei den in Fig. 3 und 6 gezeigten Ausführungs­ beispielen ist der Tuner 40 der Baueinheit aus Drossel 20 und Rückschlagventil vorgeschaltet. Durch seine Ausbildung als Doppelspirale bezie­ hungsweise Rohr mit gelochter Wandung beeinflußt er die Frequenz von Vibrationen und Pulsationen derge­ stalt, daß diese im Zusammenspiel mit dem Tuner be­ sonders effektiv von Drossel und/oder dem Rück­ schlagventil gedämpft werden können. Damit werden unerwünschte Geräusche vermieden zumindest aber we­ sentlich reduziert.

Aus dem oben Gesagten ergibt sich ohne weiteres, daß die Dämpfung der Pulsationen und Vibrationen auch durch den separaten Einsatz einer Drossel 20, eines Rückschlagventils oder eines Tuners 40 er­ reicht werden kann. In beengten Verhältnissen kön­ nen also die Drossel, das Rückschlagventil und der Tuner gegebenenfalls auch an getrennten Stellen in­ nerhalb einer Schlauchleitung 10 untergebracht wer­ den. Es ist aus den Erläuterungen zu den Fig. 1 bis 6 aber deutlich geworden, daß ein Rückschlag­ ventil auf einfache Weise mit einer Drossel 20 kom­ biniert werden kann, in dem Rückschlagventil und Drossel 20 als eine Baueinheit ausgebildet werden oder zur Verbindung dieser Elemente beispielsweise eine Schnappverbindung vorgesehen wird. Diese beiden Ausführungsformen der Baueinheit (einstückig/­ Schnappverbindung) können zusätzlich mit einem Tu­ ner 40 kombiniert werden, der gegebenenfalls auf einfache Weise in die Drossel 20 eingesteckt oder auf einen Befestigungsnippel 41 aufgeschoben wird. Die aus Rückschlagventil, Drossel 20 und Tuner 40 bestehende Baueinheit ist sehr kompakt, so daß diese leicht vorgefertigt und in eine Schlauchlei­ tung 10 eingebaut werden kann. Es zeigt sich auch, daß bestehende Systeme durch die Einbringung eines Rückschlagventils, einer Drossel 20, eines Tuners 40 oder einer Baueinheit der oben beschriebenen Art nachgerüstet werden können. Auf preiswerte Weise können also bestehende Systeme mit Hilfe der hier beschriebenen Dämpfungselemente verbessert werden, indem Pulsationen und Vibrationen, damit auch die Geräuschentwicklung reduziert werden.

Die Einbringung eines Rückschlagventils, einer Drossel 20 und/oder eines Tuners 40 beziehungsweise der aus diesen Teilen bestehenden Baueinheit ist auf einfache Weise möglich. Bei der Befestigung der einzelnen Elemente oder der Baueinheit kann auf be­ kannte Techniken zurückgegriffen werden.

Es zeigt sich auch, daß die Integration der einzel­ nen Dämpfungselemente (Rückschlagventil, Drossel, Tuner) beziehungsweise der Baueinheiten in eine Schlauchleitung 10 keine zusätzliche Verbindungs­ stücke vorgesehen werden müssen. Nach der Einbrin­ gung der hier beschriebenen Dämpfungselemente be­ ziehungsweise einer Baueinheit kann die Schlauch­ leitung 10 auf herkömmliche Weise in das Schlauchleitungssystem beziehungsweise die Hydraulikein­ richtung integriert werden.

Die Verwendung eines Rückschlagventils, einer Dros­ sel 20 und/oder eines Tuners 40 beziehungsweise ei­ ner Baueinheit der anhand der Fig. 1 bis 6 be­ schriebenen Art führt nicht dazu, daß zusätzliche Verbindungsteile beziehungsweise Verbindungsstellen innerhalb einer Hydraulikeinrichtung geschaffen werden. Es entsteht also nicht die Gefahr, daß zu­ sätzliche Leckagemöglichkeiten entstehen, wenn die Dämpfung von Pulsationen beziehungsweise Vibratio­ nen nach der hier beschriebenen Art vorgenommen wird.

Deutlich wird im übrigen auch, daß in eine Drossel 20, wie sie anhand von Fig. 1 beschrieben wurde, bekannte Rückschlagventile verschiedenster Bauart integriert werden können. Es ist auch möglich, der­ artige bekannte Rückschlagventile beim Ausführungs­ beispiel gemäß Fig. 2 mit einer Drossel 20 zu ver­ binden und die angesprochene Baueinheit zu reali­ sieren.

Die Materialien, die bei der Realisierung des Rück­ schlagventils und der Drossel 20 gewählt werden, können an den Einsatzfall angepaßt sein. Es ist beispielsweise möglich, die Drossel 20 aus einem geeigneten Kunststoff oder aus Metall herzustellen, beispielsweise eine Metallhülse zu verwenden.

Es zeigt sich im übrigen auch, daß die Drosselung von Pulsationen und/oder Vibrationen, wie sie hier beschrieben ist, auch in anderen hydraulischen Sy­ stemen Verwendung finden kann, beispielsweise im Zusammenhang mit Niveauregelungen oder aktiven Fahrwerken, wie sie in Fahrzeugen eingesetzt wird.

Es versteht sich, daß die beschriebenen Bauteile nicht nur im Hochdruckbereich zur Geräusch-, Vibra­ tions- und Pulsationsreduktion angewendet werden kann, sondern auch im Niederdruckbereich von Hydrauliksystemen.

Claims (7)

1. Anordnung zur Verringerung von Pulsationen und/oder Vibrationen in hydraulischen Schlauchlei­ tungssystemen, mit mindestens einer in wenigstens einer Schlauchleitung (10) eingebrachten Drossel (20), dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Rückschlagventil (30) in die Schlauchleitung (10) eingebracht ist und daß das Rückschlagventil (30) und die Drossel (20) als zusammengehörende Bauein­ heit ausgebildet sind.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Drossel (20) als ein in die Schlauch­ leitung (10) einbringbares, vorzugsweise metalli­ sches Hülsenstück ausgebildet ist, das mit dem Rückschlagventil (30) verbunden ist.

3. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, da­ durch gekennzeichnet, daß das Rückschlagventil (30) an der Drossel (20) angeklipst oder mittels einer Schnappverbindung an der Drossel (20) befestigt wird.

4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß ein Tuner (40) in die Schlauchleitung (10) eingebracht ist.

5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich­ net, daß der Tuner (40) auf der dem Rückschlagven­ til (30) gegenüberliegenden Seite der Drossel (20) in die Schlauchleitung eingebracht ist.

6. Anordnung nach einem der Ansprüche 4 oder 5, da­ durch gekennzeichnet, daß der Tuner (40) als vor­ zugsweise metallische Doppelspirale oder als Rohr mit gelochter Wandung ausgebildet ist.

7. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß im Schlauchsystem mehrere Baueinheiten, die eine Drossel (20) und ein Rückschlagventil (30) und vorzugsweise einen Tuner (40) umfassen, angeordnet sind.