DE102007035350A1

DE102007035350A1 - Förderleitung für ein Hydrauliksystem und Hydrauliksystem

Info

Publication number: DE102007035350A1
Application number: DE102007035350A
Authority: DE
Inventors: Rainer Gebhardt
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2007-07-27
Filing date: 2007-07-27
Publication date: 2009-01-29
Also published as: US7921882B2; US20090025384A1; CN101354103A

Abstract

Die Förderleitung für ein Hydrauliksystem insbesondere eines Kraftfahrzeugs ist zumindest über einen Teil ihrer Längserstreckung von einem formveränderlichen Körper gebildet, dessen Körperwand zumindest bereichsweise elastisch verformbar ist, so dass beim Durchströmen des formveränderlichen Körpers der Querschnitt des formveränderlichen Körpers in Abhängigkeit vom Druck des Hydraulikmediums veränderbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Förderleitung für ein Hydrauliksystem insbesondere eines Kraftfahrzeugs, wie beispielsweise ein Servolenksystem, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein mit einer solchen Förderleitung versehenes Hydrauliksystem nach dem Oberbegriff des Anspruchs 11.
Es ist bekannt, dass in hydraulischen Systemen unter ungünstigen Bedingungen örtlich der hydrostatische Druck des Hydraulikmediums den Dampfdruck des Hydraulikmediums bei der vorliegenden Temperatur unterschreiten kann, was oft zu Kavitationserscheinungen oder zu zumindest zu störenden Geräuschen führt. In bestimmten Fahrsituationen, etwa dem schnellen Überführen des Lenkrades in die Lenkanschläge beim Einparken, ist das Risiko der Entstehung von Kavitation erhöht, weil sich örtlich der Druck im Hydrauliklenksystem des Fahrzeugs aufgrund der kräftemäßigen Beanspruchung der Fahrzeugräder schlagartig ändert.
Die Aufgabe der Erfindung besteht nun darin eine Förderleitung für ein Hydrauliksystem vorzuschlagen, bei der das Auftreten von Kavitation verhindert wird.
Diese Aufgabe wir durch eine Förderleitung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch ein Hydrauliksystem mit den Merkmalen des Anspruchs 11 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der weiteren Ansprüche.
Die Förderleitung ist zumindest über einen Teil ihrer Längserstreckung von einem formveränderlichen Körper gebildet, dessen Körperwand zumindest bereichsweise elastisch verformbar ist, so dass beim Durchströmen des formveränderlichen Körpers der Querschnitt des formveränderlichen Körpers in Abhängigkeit vom Druck des Hydraulikmediums veränderbar ist.
Der formveränderliche Körper kann grundsätzlich beliebig ausgestaltet und beispielsweise als flexibler, elastisch verformbarer Schlauchkörper ausgebildet sein.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist der formveränderliche Körper von einem Außenkörper umgeben.
Der Außenkörper kann grundsätzlich beliebig, beispielsweise als Außenschlauch ausgeführt sein.
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist der Schlauchkörper aus einem vergleichsweise leicht expandierbarem Material hergestellt, während der Außenkörper aus gering expandierbarem oder nicht expandierbarem Material hergestellt ist. Der Außenkörper kann damit Gegenkräfte zu den auf die vom expandierenden Schlauchkörper auf die Innenseite des Außenkörpers ausgeübten Druckkräfte aufbieten und im Vergleich zum Schlauchkörper stärkere Druckkräfte aufnehmen.
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung weist der Schlauchkörper in Ruhelage, d. h. ohne Druckbeaufschlagung durch das Hydraulikmedium, zumindest über einen Teil seiner Längserstreckung einen Ausgangsquerschnitt von flacher Form und/oder von annähernd ovaler Form auf. Die flache bzw. die ovale Form nähert sich bei der Ausdehnung des Schlauchkörper infolge zunehmender Druckbeaufschlagung durch das den Schlauchkörper strömende Hydraulikmedium einer Kreisform an. „Flach" bedeutet in diesem Text, dass der Querschnitt in einer senkrecht zur axialen Richtung des Schlauchkörpers verlaufenden Raumrichtung eine nennenswert (z. B. um den Faktor zwei) geringere Ausdehnung als in der anderen senkrecht zur axialen Richtung des Schlauchkörpers verlaufende Raumrichtung aufweist.
Mit Vorteil kann der Schlauchkörper zumindest über einen Teil seiner Längserstreckung einen im Wesentlichen gewellten bzw. wellenförmigen Querschnitt aufweisen. Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung weist der Schlauchkörper zumindest über einen Teil seiner Längserstreckung einen im Wesentlichen sternförmigen Querschnitt auf.
Selbstverständlich kommen für die Querschnittsform des Schlauchkörpers grundsätzlich auch irgendwelche anderen, geeigneten Formen in Frage.
Beispielsweise ist der Schlauchkörper aus einem Material hergestellt, das Gummi umfasst. Falls der Schlauchkörper mehrschichtig ausgebildet ist, ist zumindest eine Schicht des Schlauchkörpers aus einem Material hergestellt, das Gummi umfasst.
Beispielsweise ist der Außenschlauch aus einem Material hergestellt, das ein Elastomer umfasst. Falls der Außenschlauch mehrschichtig ausgebildet ist, ist zumindest eine Schicht des Außenschlauchs aus einem Material hergestellt, das ein Elastomer umfasst. Beispielsweise umfasst das angesprochene Elastomer chlorsulfoniertes Polyäthylen (CSM).
Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen noch etwas näher erläutert. Es zeigen:
1 einen Abschnitt einer erfindungsgemäß ausgebildeten Förderleitung, schematisch, in einem Längsschnitt;
2 den Schlauchkörper der Anordnung von 1 in Ruhelage, schematisch, im Querschnitt;
3 den Schlauchkörper von 2 in druckbeaufschlagtem, ausgedehntem Zustand; und
4 einen Querschnitt durch einen von einem Außenschlauch umgebenden Schlauchkörper mit sternförmigem Querschnitt.
1 zeigt in schematischer Darstellung einen Schnitt entlang der Längsrichtung einer erfindungsgemäß ausgeführten Förderleitung 1. Die Förderleitung 1 ist Bestandteil eines Hydrauliksystems mit einem Hydraulikvolumen als Speicher. In die Förderleitung 1 ist druckdicht ein Schlauchkörper 2, erster Ausführungsvariante, (im folgenden kurz als „erster Schlauchkörper" bezeichnet) integriert, der in Ruhelage eine ovale Querschnittsform besitzt. Der erste Schlauchkörper 2 ist aus einem flexiblen, elastisch verformbaren Material gebildet, erstreckt sich zwischen einer (nur teilweise dargestellten) ersten starren Förderleitungsröhre 3 und einer (ebenfalls nur teilweise dargestellte) zweiten starren Förderleitungsröhre 4, und stellt eine Fluidverbindung zwischen den beiden Förderleitungsröhren 3, 4 her. Die Förderleitungsröhren 3, 4 haben jeweils einen kreisförmigen Querschnitt.
Der Schlauchkörper ist von einem Außenschlauch 5 mit kreisförmigem Querschnitt umgeben. Der zwischen dem ersten Schlauchkörper und dem Außenschlauch gebildete Spalt ist mit Luft gefüllt.
Die beiden Förderleitungsröhren 3, 4 sind an ihren im Inneren des Außenschlauchs 5 angeordneten, einander zugewandten Enden mit einem ersten Anschlussteil 30 und einem zweiten Anschlussteil 40 versehen. Die beiden Anschlussteile 30, 40 sind jeweils hohlzylindrische ausgebildet. Der erste Schlauchkörper 2 umfasst mit seinem ersten Längsende 20 den Außenumfang des ersten Anschlussteils 30 dichtend. Entsprechend umfasst der erste Schlauchkörper 2 mit seinem zweiten Längsende 21 den Außenumfang des zweiten Anschlussteils 40 dichtend.
Der erste Schlauchkörper 2 verformt sich unter dem Einfluss des hydrostatischen Drucks des den ersten Schlauchkörper 2 durchströmenden Hydraulikmediums. Dabei dehnt sich der erste Schlauchkörper 2 mit zunehmendem Druck von einer Ausgangsform, die der erste Schlauchkörper 2 in Ruhelage einnimmt, in radialer Richtung aus und erfährt somit eine Volumenzunahme. Fällt der Druck im Hydrauliksystem wieder ab, zieht sich der erste Schlauchkörper 2 zusammen und ist bestrebt, seine ursprüngliche Ausgangsform wieder einzunehmen. Beim Zusammenziehen des ersten Schlauchkörpers 2 wird Hydraulikmedium aus dem ersten Schlauchkörper 2 heraus in die Förderleitungsrohre 3, 4 abgegeben, wodurch dem Unterschreiten des Dampfdrucks in den Förderleitungsrohren 3, 4 begegnet wird. In einem gewissen Sinne bildet der erste Schlauchkörper 2 einen Speicher für eine Ausgleichsmenge an Hydraulikmedium zum Ausgleichen von Druckschwankungen im Hydrauliksystem.
Ein flexibler, elastisch verformbarer Schlauchkörper 2 und eine funktionsgerechte Volumenanpassung des Schlauchkörpers 2 kann auch bereitgestellt werden, indem ein vom so genannten neutralen Winkel abweichender Flechtwinkel für den Schlauchkörper 2 gewählt wird. Der neutrale Winkel beträgt für den Flechtwinkel ca. 54,7°. Der neutrale Winkel ist durch ein Kräftegleichgewicht zwischen Axial- und Tangentialkräften gekennzeichnet, wobei der Flechtwinkel den Winkel zwischen der Längsachse des Schlauchkörpers 2 und den einzelnen Fasern des Geflechts bezeichnet. Eine funktionsgerechte Volumenflexibilität des Schlauchkörpers 2 ergibt sich bei einem Flechtwinkel zwischen vorzugsweise ca. 38° und 48°. Der Flechtwinkel kann beispielsweise ca. 43° betragen.
Der koaxial mit den beiden Förderleitungsrohren 3, 4 und dem Schlauchkörper 2 angeordnete Außenschlauch 5 weist im Vergleich zum ersten Schlauchkörper 2 eine höhere Druckbelastbarkeit und eine höhere Steifigkeit auf. Der Außenschlauch 5 kann damit Gegenkräfte zu den auf die vom expandierenden Schlauchkörper auf die zylindermantelförmige Innenwandung des Außenkörpers ausgeübten radialen Druckkräfte aufbieten und im Vergleich zum Schlauchkörper 2 stärkere Druckkräfte aufnehmen.
2 zeigt den Querschnitt des ersten Schlauchkörpers 2 in Ruhelage. Der Querschnitt des ersten Schlauchkörpers 2 weist in Ruhelage eine ovale Form auf, die dem Schlauchkörper 2 im Vergleich zu einer in Ruhelage runden Querschnittsform besonders vorteilhaftere elastische Eigenschaften verleiht, die sich beispielsweise in einer hohen Flexibilität beim Zusammenziehen des Schlauchkörpers äußern.
3 zeigt den Querschnitt des ersten Schlauchkörpers 2 in ausgedehntem Zustand. Der Querschnitt weist nun annähernd eine Kreisform auf.
4 zeigt den Querschnitt durch einen zweiten Schlauchkörper 2', und einem diesen umgebenden Außenschlauch 5. Der zweite Schlauchkörper 2' hat einen gewellten Querschnitt, der dem zweiten Schlauchkörper 2' besonders vorteilhafte elastische Eigenschaften verleiht, wie etwa die Fähigkeit schon bei vergleichsweise geringen Drücken mit einer verhältnismäßig starken Ausdehnung zu reagieren. Die jeweils um den gleichen Winkel zirkulär zueinander versetzt angeordnete Längserhebungen 6 erstrecken sich in radialer Richtung vom Kernteil 7 nach Außen und in axialer Richtung parallel zueinander über die gesamte Längserstreckung des zweiten Schlauchkörpers 2'. Das einen ringförmigen Querschnitt aufweisende Kernteil 7 ist nach innen von einer zylindermantelförmigen Innenfläche begrenzt. Der zweite Schlauchkörper 2' kann auch einen sternförmigen Querschnitt aufweisen.
Die in den 1 bis 4 gezeigten Ausführungsvarianten des Schlauchkörpers 2 bzw. 2' sind sowohl zum Einsatz in Verbindung mit einem Außenschlauch, d. h. bei einer so genannten Schlauch-In-Schlauch-Variante, als auch zum Einsatz als Formschlauch ohne korrespondierenden weiteren Schlauch, z. B. Außenschlauch 5, geeignet.

1: Förderleitung
2: erster Schlauchkörper
2': zweiter Schlauchkörper
3: erste starre Förderleitungsröhre
4: zweite starre Förderleitungsröhre
5: Außenschlauch
6: Längserhebungen
7: Kernteil
20: erstes Längsende des ersten Schlauchkörpers
21: zweites Längsende des ersten Schlauchkörpers
30: erstes Anschlussteil
40: zweites Anschlussteil

Claims

Förderleitung für ein Hydrauliksystem insbesondere eines Kraftfahrzeugs, dadurch gekennzeichnet, dass die Förderleitung zumindest über einen Teil ihrer Längserstreckung von einem formveränderlichen Körper gebildet ist, dessen Körperwand zumindest bereichsweise elastisch verformbar ist, so dass beim Durchströmen des formveränderlichen Körpers der Querschnitt des formveränderlichen Körpers in Abhängigkeit vom Druck des Hydraulikmediums veränderbar ist.
Förderleitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das formveränderliche Körper als flexibler, elastisch verformbarer Schlauchkörper (2, 2') ausgebildet ist.
Förderleitung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der formveränderliche Körper von einem Außenkörper umgeben ist.
Förderleitung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenkörper als Außenschlauch (5) ausgeführt ist.
Förderleitung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlauchkörper (2, 2') aus einem vergleichsweise leicht expandierbarem und der Außenkörper aus einem gering expandierbarem oder nicht expandierbarem Material hergestellt ist.
Förderleitung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlauchkörper (2) in Ruhelage zumindest über einen Teil seiner Längserstreckung einen Ausgangsquerschnitt von flacher und/oder im Prinzip ovaler Form aufweist, die sich bei der Ausdehnung des Schlauchkörpers (2) infolge zunehmender Druckbeaufschlagung des Schlauchkörpers (2) einer Kreisform annähert.
Förderleitung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlauchkörper (2') zumindest über einen Teil seiner Längserstreckung einen im Wesentlichen gewellten Querschnitt aufweist.
Förderleitung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlauchkörper (2') zumindest über einen Teil seiner Längserstreckung einen annähernd sternförmigen Querschnitt aufweist.
Förderleitung nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlauchkörper (2, 2') oder eine Schicht des Schlauchkörpers aus einem Material hergestellt ist, das Gummi umfasst.
Förderleitung nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenschlauch (5) oder eine Schicht des Außenschlauchs (5) aus einem Material hergestellt ist, das ein Elastomer umfasst.
Förderleitung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Elastomer CSM umfasst.
Hydrauliksystem insbesondere für ein Kraftfahrzeug, dadurch gekennzeichnet, dass das Hydrauliksystem eine Förderleitung nach einem der vorangehenden Ansprüche umfasst.