DE3809310C2 - - Google Patents

Description

Dehnschläuche werden in Hydraulikkreisläufen, z. B. in der Servolenkanlage eines Kraftfahrzeuges, eingesetzt, um durch Hydropumpen o. ä. hervorgerufene Druckpulsationen und damit verbundene störende Brummgeräusche zu verringern. Solche Dehnschläuche sind aus einem in gewissen Grenzen dehnbaren Material gefertigt, so daß sich die Schlauchwandung bei Steigerung des Arbeitsdruckes des ihn durchströmenden Druckmediums entsprechend ausweiten kann; in Abhängigkeit vom jeweiligen Arbeitsdruck finden somit entsprechende Änderungen des Schlauchvolumens (Schlauchinneres) statt, wodurch die Druckpulsationen ausgangs des Dehnschlauches spürbar geringer werden als eingangs des Dehnschlauches.

Der Grad der Pulsationsreduzierung hängt hierbei u. a. vom Schlauchvolumen (Querschnitt und Länge) sowie von der Dehnbarkeit des Schlauchmaterials ab. Im Hinblick auf die auftretenden Arbeitsdrücke einerseits und den zur Unterbringung des Dehnschlauches zur Verfügung stehenden Bauraum andererseits, können beide Größen nicht beliebig groß gemacht werden.

Um trotz dieser Beschänkungen eine noch bessere Pulsationsreduzierung zu erzielen, ist es bekannt (z. B. US-PS 42 85 534) im Inneren des Dehnschlauches - etwa schlauchmittig ein einen axialen Drosseldurchlaß aufweisendes Drosselglied anzuordnen, durch welches das Schlauchinnere in zwei durch den Drosseldurchlaß miteinander verbundene Schlauchkammern unterteilt wird.

Bekannt ist es auch (z. B. US-PS 33 23 323, Fig. 6, 7 bzw. DE-AS 14 75 701, Fig. 5, 6), zur besseren Pulsationsreduzierung im Inneren des Dehnschlauches statt eines Drosselgliedes einen flexiblen Innenschlauch vorzusehen, der mit seinem einen Ende am Dehnschlaucheinlaß angeschlossen ist und mit seinem offenen anderen Ende frei im Inneren des Dehnungsschlauches endet. Bei einer Ausführung (Fig. 6 der US-PS 33 23 305 bzw. Fig. 5 der DE-AS 14 75 701) dieses bekannten Dehnschlauches ist die Länge des zwischen Innenschlauch und Außenschlauch gebildeten Ringraumes auf die Viertelwellenlänge der störenden Frequenz abgestimmt. Bei diesem Schlauch breiten sich die den Innenschlauch verlassenden, von der Förderpumpe kommenden Druckwellen kugelförmig stromabwärts aus und gleichzeitig auch stromaufwärts in denRingraum, an dessem Ende sie reflektiert werden und sich dann ebenfalls stromabwärts bewegen. Die sich den von vornherein stromabwärts bewegenden Druckwellen überlagernden rücklaufenden Druckwellen haben zu diesen eine Phasenverschiebung von etwa 180°, wodurch die Gesamtpulsation reduziert wird. Eine andere Ausführung (Fig. 7 der US-PS 33 23 305 bzw. Fig. 6 der DE-AS 14 75 701) dieses bekannten Dehnschlauches ist auf die Halbwellenlänge der störenden Frequenz abgestimmt und etwa doppelt so lang bemessen wie der zuvor erwähnte Dehnschlauch. Hier ist am stromoberen Ende des flexiblen Innenschlauchs eine radiale Durchtrittsöffnung angeordnet, durch welche ein Teil der in den Dehnschlauch eintretenden Druckwellen sofort in den gebildeten Ringraum gelangt, während der andere Teil der Druckwellen den Innenschlauch durchläuft; auch hier tritt zwischen den beiden Teilströmen eine Phasenverschiebung von etwa 180° auf.

Die Innenschläuche dieser bekannten Dehnschläuche sind als flexible Metallschläuche ausgebildet. Einzelheiten ihres Aufbaus sind ihren zeichnerischen Darstellungen nicht entnehmbar; offenbar sind sie - bis auf die radiale Durchtrittsöffnung in der zweiten Schlauchvariante - nach Art bekannter Dusch- und Brauseschläuche aufgebaut.

Auf diese bekannten Dehnschläuche wird auch in der DE-OS 35 10 267 Bezug genommen, in der zwecks Kostenersparnis vorgeschlagen wird, den bekannten - in der US-PS 33 23 305 metallischen - flexiblen Innenschlauch aus einem elastomeren Kunstharz herzustellen, wodurch gleichzeitig auch Beschädigungen des den Innenschlauch umschließenden Außenschlauchs vermieden werden sollen.

Durch Vorbenutzung (Volkswagen Golf) bekannt ist es auch, zur weiteren Pulsationsreduzierung im Innern des Dehnschlauches einen flexiblen Innenschlauch vorzusehen, der in Form eines bekannten metallischen Wendelschlauches ausgebildet ist, dessen einander benachbarten Wendeln sich axial jeweils etwas überdecken und einander formschlüssig hintergreifen.

Es ist auch bereits ein sehr wirkungsvoller Dehnschlauch bekannt (DE-OS 33 39 876), bei dem innerhalb seines flexiblen äußeren Druckschlauches sowohl etwa schlauchmittig ein das Schlauchinnere in zwei Schlauchkammern unterteilendes Drosselglied mit axialem Drosselglied als auch ein flexibler Innenschlauch vorgesehen sind, der mit seinem einen Ende unmittelbar am Schlaucheinlaß des Dehnschlauch-Einlaßendstücks befestigt ist und - sich durch die erste Schlauchkammer und das Drosselglied hindurcherstreckend - mit seinem offenen anderen Ende in der den Schlauchauslaß enthaltenden anderen Schlauchkammer mündet. Im Bereich der ersten Schlauchkammer ist der flexible Innenschlauch dabei mit radialen Drosseldurchlässen versehen.

Die Pulsationsoptimierung, d. h. die Bemessung des Dehnschlauches erfolgt u. a. auf der Grundlage der mittleren Betriebstemperatur, von z. B. etwa 50°C, des den Dehnschlauch durchströmenden Druckmediums. Die tatsächliche Betriebstemperatur des Druckmediums kann jedoch einerseits sehr viel tiefer, z. B. -40°C, und andererseits sehr viel höher als diese mittlere Betriebstemperatur liegen, was u. a. von der Betriebsdauer und der auch jahreszeit­ lich bedingten Umgebungstemperatur abhängt.

Beim Einsatz dieser bekannten Dehnschläuche treten bei niedrigeren Betriebstemperaturen höhere Umlauf- bzw. Durchflußdrücke und eine erhöhte Leistungsaufnahme der Hydropumpe auf. Außerdem ist die an sich erzielte Pulsations- und Geräuschminderung starken temperaturbedingten Schwankungen unterworfen.

Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung nun die Aufgabe zugrunde, einen Dehnschlauch der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art zu schaffen, durch dessen Einsatz einerseits das bei mittlerer Betriebstemperatur herrschende Durchfluß- bzw. Systemdruckniveau auch bei niedrigerer Betriebstemperatur etwa erhalten bleibt und auch die Leistungsaufnahme der Hydropumpe im wesentlichen nicht erhöht wird und andererseits weitgehend unbeeinflußt von Temperaturschwankungen eine gleich gute Pulsations- und Brummgeräuschdämpfung bewirkt wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Erfindungsgemäß werden die federelastischen Wendeln (Windungen) derart angeordnet und bemessen, daß sie sich unter der Wirkung einer im Wendel­ schlauch entlang der Schlauchlänge aufbauenden Druckdifferenz je nach wirksamem Druck unter Längung des Wendelschlauches mehr oder weniger weit voneinander abheben und dadurch über die Schlauchlänge variierende mehr oder weniger große radiale Durchlässe freigeben.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung des Innenschlauches wird in sehr einfacher und höchst wirksamer Weise ein Selbstregulierungseffekt des Umlauf- bzw. Durchfluß­ drucks sowie der Dämpfungswirkung des Dehnschlauches erzielt, durch den temperaturbedingte Viskositätsänderungen des den Dehnschlauch durchströmenden Druckmediums zumindest annähernd ohne Einfluß auf die Effizienz des Dehnschlauches bleiben.

Anhand einiger in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele wird die Erfindung nachstehend näher erläutert.

In der Zeichnung zeigen - jeweils im Längsschnitt -

Fig. 1a ein erstes Ausführungsbeispiel eines Dehnschlauchs gemäß der Er­ findung bei pulsationsfreier Durch­ strömung,

Fig. 1b den gleichen Dehnschlauch bei pul­ sierender Durchströmung,

Fig. 1c eine vergrößerte Detailzeichnung dieses Dehnschlauches,

Fig. 2a ein zweites Ausführungsbeispiel eines Dehnschlauches gemäß der Erfindung bei pulsationsfreier Durchströmung,

Fig. 2b den gleichen Dehnschlauch bei pul­ sierender Durchströmung,

Fig. 2c den mittleren Teil dieses Dehn­ schlauches in einer Detaildarstellung,

Fig. 3 einen Abschnitt einer ersten Variante des in den Fig. 1 und 2 eingesetzten Innenschlauchs und

Fig. 4 einen Abschnitt einer zweiten Variante dieses Innenschlauchs.

Der in den Figuren dargestellte Dehnschlauch 1 besteht aus einem flexiblen äußeren Druckschlauch 2 aus in Grenzen nachgiebigem Material, einem innerhalb des äußeren Druckschlauches angeordneten flexiblen Innenschlauch 5 sowie einem den Dehnschlauch begrenzenden Einlaßendstück 3 mit Schlaucheinlaß 6 und einem Auslaßendstück 4 mit Schlauchauslaß 7.

Der äußere Druckschlauch 2 ist mit seinen beiden Enden jeweils druckdicht fest mit den Ein- und Auslaßendstücken 3 bzw. 4 verbunden. Der flexible Innenschlauch 5 ist seinerseits mit seinem einen Ende ebenfalls am Einlaßendstück 3 befestigt, und zwar derart, daß er unmittelbar mit dem Schlaucheinlaß 6 verbunden ist. Anderenends mündet der Innenschlauch 5 mit offenem Ende frei im Innern des äußeren Druckschlauches 2.

Der flexible Innenschlauch 5 ist als metallischer Wendelschlauch mit federelastischen Wendeln ausgebildet. Diese Wendeln 51 sind in den Ausführungsbeispielen gemäß den Fig. 1 und 2 aus Recht­ eckdraht gewickelt und liegen unter Federspannung axial aneinander an. Sie bilden zunächst einen in radialer Richtung nahezu dichten Innenschlauch, wie in den Fig. 1a und 2a dargestellt.

Solange der Wendelschlauch 5 pulsionsfrei durchströmt wird bzw. solange sich quasi kein Staudruck aufbaut, bleiben diese Verhältnisse er­ halten. Bei pulsierender Durchströmung bzw. bei ansteigendem Stau­ druck, wenn sich also entlang der Wendelschlauchlänge ein Differenz­ druck aufbaut, werden die einzelnen Wendeln 51′ je nach Höhe des wirksamen Druckes mehr oder weniger weit axial auseinandergedrückt, d. h. der Wendelschlauch 5 wird gelängt, so daß über die Innenschlauchlänge verteilte radiale Durchlässe entstehen, wie in den Fig. 1b/1c und den Fig. 2b/2c dargestellt ist. Entsprechend der Druckverteilung entlang des Wendelschlauches 5 besitzen diese radialen Durchlässe vom Innenschlauchanfang zum offenen Wendelschlauchende hin abnehmende Durchtrittsquer­ schnitte.

Ein Teil des durch den Dehnschlaucheinlaß 6 in den Wendelschlauch 5 einströmenden Druckmediums tritt somit durch die sich öffnenden radialen Durchlässe hindurch in die vom äußeren Druckschlauch 2 umschlossene Schlauchkammer, während der andere Teil des Volumen­ stroms den Wendelschlauch 5 bis zum Ende durchfließt; hierdurch wird eine sehr wirkungsvolle Pulsations- und Brummgeräuschredu­ zierung erzielt, und zwar weitgehend unabhängig von der jeweils gerade herrschenden Betriebstemperatur bzw. Viskosität des den Dehnschlauch durchströmenden Druckmediums. Mit temperaturbedingt sich ändernder Viskosität des Druckmediums werden die Wendeln 51′ des Wendelschlauches 5 aufgrund der sich dabei entsprechend ändernden Druckverhältnisse je nach Richtung der Viskositäts­ änderung nämlich entweder weiter oder aber weniger weit ausein­ andergedrückt und somit entweder größere oder kleinere radiale Durchlässe freigegeben.

Durch die spezielle Ausbildung des Innenschlauches ist sicherge­ stellt, daß der Durchflußwiderstand auch bei temperaturbedingt stark ansteigender Viskosität im wesentlichen unverändert bleibt, so daß es auch nicht zu einer erhöhten Leistungsaufnahme der Hydropumpen kommt. Gleichzeitig werden bei pulsierender Strömung sehr wirkungsvoll die Druckspitzen abgebaut.

Ein extrem pulsationsfreier Förderstrom kann erzielt werden, wenn ein solcher metallischer Wendelschlauch in Verbindung mit einem Drosselglied mit axialem Drosseldurchlaß eingesetzt wird, wie dies in den Fig. 2a bis 2c dargestellt ist. Bei dem dort gezeigten Dehnschlauch 1 ist im Schlauchinnern etwa in halber Länge des Schlauches ein Drosselglied 8 eingebaut, welches einen axialen Drosseldurchlaß 81 aufweist und durch eine den äußeren Druckschlauch 2 umspannende Schlauchklemme oder Quetschhülse 9 örtlich fixiert ist. Der Dehnschlauch wird dadurch in eine eingangsseitige erste Schlauchkammer 82 und eine ausgangsseitige Schlauchkammer 83 unterteilt. Der im inneren des Druckschlauches liegende metallische Wendelschlauch 5 ist mit seinem einen Ende am Einlaßendstück 3 unmittelbar mit dem Schlaucheinlaß 6 verbunden und erstreckt sich durch die erste Schlauchkammer 82 sowie das Drosselglied 8 hindurch in die zweite Schlauchkammer 83, wo er mit offenem Ende mündet. Der im Bereich der ersten Schlauchkammer 82 durch die sich öffnenden radialen Durchlässe abströmende Teil des Förderstroms strömt durch den axialen Drosseldurchlaß 81 und wird dem Hauptvolumenstrom in der zweiten Schlauchkammer 83 wieder verzögert bzw. phasenverschoben zugeführt, wodurch ein extrem pulsationsfreier Förderstrom erzielt wird.

Der in den Fig. 1a bis 2c verwendete flexible Wendelschlauch ist aus Rechteckdraht gewickelt, wobei die einzelnen Wendeln 51 zunächst unter Federspannung axial unmittelbar aneinander anliegen.

Der gewendelte Innenschlauch 5 kann aber auch aus Runddraht 52 gewickelt sein, wie dies prinzipienhaft in Fig. 3 dargestellt ist.

Wie Fig. 4 prinzipienhaft zeigt, ist es aber auch möglich, den flexiblen Wendelschlauch 5 aus Rechteckdraht herzustellen und die einzelnen Wendeln 53 sich axial überlappend anzuordnen.

Claims (4)

1. An seinem einen Ende durch ein Einlaßendstück und an seinem anderen Ende durch ein Auslaßendstück begrenzter Dehnschlauch zur Reduzierung der bei Hydraulikkreisläufen auftretenden Druckpulsationen und der damit verbundenen Brummgeräusche, insbesondere für hydraulische Servolenkanlagen von Kraftfahrzeugen, mit einem flexiblen äußeren Druckschlauch aus in Grenzen nachgiebigem Material, der einenends am Einlaßendstück und anderenends am Auslaßendstück befestigt ist, und mit einem innerhalb des äußeren Druckschlauches angeordneten, flexiblen Innenschlauch in Form eines Wendelschlauches mit zwischen den Wendeln wirksamen radialen Durchlässen, der einenends ebenfalls am Einlaßendstück befestigt ist und anderenends mit offenem Ende frei im Inneren des äußeren Druckschlauches mündet, wobei der im Einlaßendstück angeordnete Dehnschlaucheinlaß im Innenschlauch mündet, dadurch gekennzeichnet, daß die federelastischen Wendeln (Windungen) (51, 52, 53) des - vorzugsweise metallischen - Wendelschlauches (5) derart angeordnet und bemessen sind, daß sie sich unter der Wirkung einer sich im Wendelschlauch (5) entlang der Schlauchlänge ausbildenden Druckdifferenz (Druckgefälle) je nach wirksamem Druck unter Längung des Wendelschlauches (5) mehr oder weniger weit voneinander abheben.

2. Dehnschlauch nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wendelschlauch (5) aus axial aneinander anliegenden Wendeln (52) aus Runddraht gewickelt ist.

3. Dehnschlauch nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wendelschlauch (5) aus axial aneinander anliegenden oder einander axial teilweise überdeckenden Wendeln (51, 53) aus Rechteckdraht gewickelt ist.

4. Dehnschlauch nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise etwa schlauchmittig ein den Dehnschlauch in zwei Schlauchkammern (82, 83) unterteilendes Drosselglied (8) mit axialem Drosseldurchlaß (81) angeordnet ist, und daß der Wendelschlauch (5) sich durch das Drosselglied (8) hindurcherstreckend mit offenem Ende in der den Dehnschlauchauslaß (7) enthaltenden Schlauchkammer (83) mündet.