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Die
Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit einer hydraulisch betätigbaren
Kupplung (im Antriebsstrang). In sich bekannter Weise gehört
zu der Kupplung ein Geberzylinder, der über eine Leitungsanordnung
mit einem Nehmerzylinder gekoppelt ist. Sehr häufig umfasst
die Leitungsanordnung eine einzige Hauptleitung, die Flüssigkeit
beinhaltet (das Hydraulikfluid). Vorliegend ist vorausgesetzt, dass
in der Hauptleitung eine Nebenleitung mit Flüssigkeit abzweigt.
Derartiges ist aus der
DE
4003521 C2 bekannt. Dort ist beschrieben, dass eine Leitungsanordnung
zwischen Geber- und Nehmerzylinder einer im Antriebsstrang eines
Kraftfahrzeuges angeordneten hydraulisch betätigten Kupplung
eine Doppelleitung umfasst. Dies bedeutet, dass es zur Hauptleitung
eine Parallelleitung gibt, wobei von der Hauptleitung eben diese
Parallelleitung (Nebenleitung) abzweigt und später wieder
zu dieser zurück geführt ist. Zweck der Doppelleitung
ist es, sich über den einen Leitungszweig fortpflanzende
Schwingungen und Vibrationen am Nehmerzylinder durch genau solche Schwingungen
und Vibrationen durch Interferenz auszulöschen, die über
den anderen Leitungszweig übertragen werden.
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Die
Leitungsanordnung aus der
DE
4003521 C2 hat sich als sehr aufwendig erwiesen, weil die
Nebenleitung sehr lang sein muss, damit wirksam eine Interferenz
erzielt werden kann.
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Durch
die Länge der Nebenleitung geht wertvoller Bauraum im Kraftfahrzeug
verloren. Die Länge kann gemäß der
DE 4003521 C2 zudem
einstellbar sein. Dies bedeutet, dass bei der Leitungsanordnung aus
dieser Druckschrift die Einstellung der Länge empfindlich
bestimmt, wie gut Vibrationen, die am Nehmerzylinder entstehen,
ausgelöscht werden können.
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Am
Nehmerzylinder entstehen deswegen Vibrationen, weil er Schwingungen
und Vibrationen vom Kraftfahrzeugmotor aufnimmt. Die Vibrationen und
Schwingungen können sich auf den Geberzylinder über
die Leitungsanordnung übertragen, und der Geberzylinder
ist nun mit dem Kupplungspedal gekoppelt, so dass dort störende
Schwingungen oder Vibrationen entstehen.
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Neben
der in der
DE 4003521
C2 beschriebenen Doppelleitung können auch andere
Maßnahmen eine Reduktion der Vibrationen bewirken. So beschreibt
die
DE 19540753 C1 ,
dass ein sogenannter Zusatzschwinger in die Hauptleitung (bei Abwesenheit
einer Nebenleitung) eingebaut werden kann. Der Zusatzschwinger schwingt
mit einer Eigenfrequenz, die höher ist als die Frequenz
der niederfrequenten Druckpulsation, die durch den Nehmerzylinder
weitergeleitet wird. Der Zusatzschwinger induziert dadurch in der
Flüssigkeitssäule zum Geberzylinder hin eine höherfrequente
Druckpulsation, der das aus Geberzylinder und Pedal (Betätigungselement)
bestehende schwingungsfähige System nicht folgen kann. Der
Zusatzschwinger weist eine freischwingende Membran auf, die in einem
Gehäuse eingespannt ist, um dessen Boden und/oder Deckel
auszubilden. Zwar verwendet die
DE 19540753 C1 den Begriff „Zusatzschwinger”,
tatsächlich handelt es sich hierbei jedoch um Mittel zum
Anheben der Frequenz der Grundschwingung. Die höhere, von
dem sogenannten Zusatzschwinger induzierte Frequenz ist nämlich die
einzige weitergeleitete Frequenz, während die erregende
niedere Frequenz nicht weitergeleitet wird. Daher handelt es sich
bei der weitergeleiteten Schwingung nicht um eine zusätzliche
Schwingung. Mit Hilfe des Zusatzschwingers können Erfolge
bei der Unterdrückung von Vibrationen und Schwingungen
in der Flüssigkeitssäule zwischen Geberzylinder und
Nehmerzylinder (welche durch den Zusatzschwinger zweigeteilt wird)
erzielt werden. Weitere Verbesserungen wären jedoch wünschenswert.
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So
ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Kraftfahrzeug der
eingangs beschriebenen Gattung, nämlich nach dem Oberbegriff
von Patentanspruch 1, bereitzustellen, bei dem noch besser und ohne
die Nachteile der entsprechenden Leitungsanordnungen des Standes
der Technik Schwingungen und Vibrationen am Kupplungspedal vermieden
werden, auch wenn der Nehmerzylinder solche Schwingungen und Vibrationen
zunächst aufnimmt.
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Die
Aufgabe wird durch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch
1 gelöst.
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Erfindungsgemäß unterscheiden
sich Haupt- und Nebenleitung somit derart voneinander, dass die Wellenlänge
von sich in der Flüssigkeit ausbreitenden Schallwellen
in der Nebenleitung größer als in der Hauptleitung
ist (und dies, obwohl die Flüssigkeit in der Nebenleitung über
die Abzweigung mit der Hauptleitung kommuniziert).
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Durch
die Unterschiedlichkeit der Wellenlängen des Schalls, insbesondere
der durch den Nehmerzylinder erzeugten Grundschwingung, in den beiden
Leitungen können Interferenzeffekte über wesentlich
kürzere Strecken erzielt werden, so dass die Nebenleitung
nicht wie in der
DE
4003521 C2 extrem lang sein muss.
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Der
Unterschied in der Wellenlänge kann insbesondere dadurch
hervorgerufen werden, dass für die Wandung der Hauptleitung
und der Nebenleitung unterschiedliche Materialien verwendet werden. Die
Wandung kann nämlich einen Einfluss auf die Schallgeschwindigkeit
und Schallfrequenz des sich durch die von der Wandung umgebenen
Flüssigkeit ausbreitenden Schalls haben. Die Materialien
für Haupt- und Nebenleitung können so gewählt
sein, dass sie die Schallgeschwindigkeit in unterschiedlicher Weise
beeinflussen. Bevorzugt ist jedoch die Wandung der Hauptleitung
unelastisch, d. h. sie beeinflusst die Wellenlänge der
Grundschwingung gar nicht, sondern die Wellenlänge der
Grundschwingung wird allein durch die Elastizität der Flüssigkeit (ausgedrückt
durch Elastizitätsmodul oder Steifigkeit etc.) und gegebenenfalls
noch durch den Querschnitt der Leitung beeinflusst, nicht aber durch
die Elastizität beziehungsweise Steifigkeit des die Wandung
bildenden Materials. Dann kann die Wandung der Nebenleitung aus
elastischem Material ausgebildet sein beziehungsweise zumindest
einen elastischen Abschnitt aufweisen. Elastisch bedeutet, dass
es örtliche Volumenänderungen gibt, d. h. dass
die Wandung selbst mitschwingt. Dadurch beeinflusst die elastische
Wand die Wellenlänge der Grundschwingung. Die Wellenlänge
der Grundschwingung kann auf einen Wert von unter 90% reduziert
werden. Bevorzugt unterscheiden sich Haupt- und Nebenleitung derart
voneinander, dass die Wellenlänge der Grundschwingung bei
ansonsten gleichen Bedingungen (es beeinflussen die gesamte Länge
der Leitungsanordnung, Leitungsquerschnitt und andere Faktoren neben
der Wandung die Grundschwingung) auf unter 50%, bevorzugt unter
33%, noch besonders bevorzugt unter 25% und möglicherweise
unter 20% der Grundschwingung liegt. Bei einem Stahlrohr (unelastisch)
kann sich der Schall bei der Grundschwingung bei typischen Abmessungen
mit einer Geschwindigkeit von 1000 m/sec fortpflanzen. Bei Verwendung
eines Schlauchs kann die Schallgeschwindigkeit auf 150 m/sec reduziert
werden. Die Wellenlänge der Grundschwingung kann bei einem
Stahlrohr 10 m betragen, während diese bei Verwendung eines Schlauchs
auf 60 bis 100 cm reduziert sein kann. Während bei Verwendung
eines Stahlrohr wirksame Interferenz nur durch Bereitstellen einer
Parallelleitung in der Größenordnung der Wellenlänge
von 10 m (jedenfalls zumindest von mehreren Metern) erzielt werden
kann, genügen bei der Erfindung Nebenleitungen, die Längenabmessungen
in Größenordnungen von Dezimetern haben.
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Die
aus der
DE 19540753
C1 als Zusatzschwinger bekannten Mittel zum Anheben der
Frequenzgrundschwingung in der Flüssigkeitssäule
können in vorteilhafter Weise zusätzlich zur erfindungsgemäßen
Hauptmaßnahme bereitgestellt werden, und zwar kann insbesondere
die Frequenz der Grundschwingung in der Nebenleitung gegenüber der
Frequenz der Grundschwingung in der Hauptleitung angehoben werden.
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Grundsätzlich
erlaubt die Erfindung zwei Ausführungsformen, und zwar
kann die Nebenleitung nach dem Vorbild der Leitungsanordnung aus
der
DE 4003521 C2 mit
einem Anfang von der Hauptleitung abzweigen und mit einem Ende wieder
in die Hauptleitung münden, also als Parallelleitung zur
Hauptleitung ausgebildet sein. Das Nebenleitungsende ist dann stabil
untergebracht. Durch die Erfindung ist es aber auch ermöglicht,
die praktisch einfach ausführbare Ausführungsform
bereitzustellen, dass die Nebenleitung eine Blindleitung ist.
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Bei
Verwendung der Mittel zum Anheben der Frequenz können diese
im Falle einer Parallelleitung als Nebenleitung im Inneren der Nebenleitung
angeordnet sein. Sie können hierbei eine elastische Wandung
vollständig ersetzen, also allein bewirken, dass die Wellenlänge
von sich in der Flüssigkeit ausbreitenden Schallwellen
in der Nebenleitung größer als in der Hauptleitung
ist. Bei Bereitstellung der Ausführungsform, bei der die
Nebenleitung eine Blindleitung ist, können die Mittel zum
Anheben der Frequenz am Ende der Nebenleitung angeordnet sein, d.
h. beim Reflektieren von Schallwellen deren Frequenz anheben. Wenn
die Nebenleitung eine Blindleitung ist und insbesondere wenn besagte
Mittel zum Anheben der Frequenz an ihrem Ende angeordnet sind, kommt
es zu Interferenzen der Schwingungen in der Hauptleitung mit denen
in der Nebenleitung an dem Abzweigpunkt der Nebenleitung, wodurch
wirksam vermieden werden kann, dass die Schwingungen, die vom Nehmerzylinder
ausgehen, den Geberzylinder erreichen.
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Der
sogenannte Zusatzschwinger aus der
DE 19540753 C1 kann als Mittel zum Anheben
der Frequenz der Grundschwingung der Flüssigkeit zusätzlich
oder alternativ auch zwischen dem Nebenzylinder und dem Ort (z.
B. T-Leitungs-Stück), an dem die Nebenleitung von der Hauptleitung
abzweigt, angeordnet werden. Durch das Anheben der Frequenz der
Grundschwingung kann leichter, d. h. mit kürzerer Nebenleitung,
eine Interferenz erzielt werden.
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Nachfolgend
werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung unter
Bezug auf die Zeichnung beschrieben, wobei
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1 schematisch
eine Leitungsanordnung für eine hydraulisch betätigbare
Kupplung mit Geberzylinder und Nehmerzylinder veranschaulicht, die
gemäß einer ersten Ausführungsform der
Erfindung in einem Kraftfahrzeug einsetzbar ist,
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2 eine
solche Leitungsanordnung für ein Kraftfahrzeug gemäß einer
zweiten Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht,
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3 eine
solche Leitungsanordnung für ein Kraftfahrzeug gemäß einer
dritten Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht,
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4 eine
solche Leitungsanordnung für ein Kraftfahrzeug gemäß einer
vierten Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht.
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Ein
in den Figuren nicht gezeigtes Kraftfahrzeug soll eine hydraulisch
betätigbare Kupplung aufweisen. Bei einer hydraulisch betätigbaren
Kupplung kann ein Kupplungspedal 10 betätigt werden,
das auf einen Geberzylinder 12 einwirkt. Der Geberzylinder 12 wirkt
auf eine Hydraulikflüssigkeit ein, die die Kräfte
auf einen Nehmerzylinder 14 weiterleitet. Die Hydraulikflüssigkeit
ist in den nachfolgend anhand der 1 bis 4 beschriebenen
Leitungsanordnungen angeordnet.
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Allen
vier Ausführungsformen ist gemeinsam, dass es eine Hauptleitung 16 gibt,
die vom Geberzylinder 12 in Richtung zum Nehmerzylinder 14 führt.
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Bei
den Ausführungsformen gemäß
1,
2 und
4 ist
die Hauptleitung
16 durch ein Element beziehungsweise Bauteil
18 unterbrochen und
wird als Hauptleitungsabschnitt
16' zum Nehmerzylinder
14 weitergeführt.
Das Element
18 hat vorliegend die Funktion eines Mittels
zum Anheben der Frequenz von von dem Nehmerzylinder
14 ausgehenden
und durch den Abschnitt
16' der Hauptleitung übertragenen
Schwingungen, wobei besonders wichtig ist, dass die Grundschwingung
angehoben wird: Das Bauteil
18 empfängt also Schwingungen vom
Leitungsabschnitt
16' der Hauptleitung und leitet diese
mit höherer Frequenz in die Hauptleitung
16 weiter.
Das Element
18 soll vorliegend genauso gebaut sein wie
der in der
DE 19540753
C1 im Detail beschriebene Zusatzschwinger. Dieser Zusatzschwinger
weist ein Gehäuse auf, dessen Boden und/oder Deckel von
einer freischwingenden Membran ausgebildet ist, deren Rand am Gehäuse
fest eingespannt ist und die zusammen mit dem Gehäuse eine
Kammer begrenzt, welche über Anschlüsse mit Leitungen
und mittelbar über die Leitungen mit dem Geberzylinder
oder dem Nehmerzylinder verbindbar ist. Das Gehäuse kann
im Wesentlichen ring- oder topfförmig sein und die Anschlüsse
können eine Ringwand des Gehäuses zur Kammer hin
durchsetzen. Der Anschluss auf der Ausgangsseite, an der die Frequenz
erhöht sein soll, kann tangential in der Kammer münden,
während der Anschluss an der Eingangsseite, an der also
Schwingungen einlaufen sollen, deren Frequenz erhöht werden
soll, radial in der Kammer mündet. In den
1 bis
4 der
vorliegenden Anmeldung entspricht die Eingangsseite der rechten
Seite des Elements
18 und die Ausgangsseite der linken
Seite des Elements
18. Die Ringwand des Gehäuses
kann eine radial innen liegende Schulter aufweisen, gegen deren
Stirnfläche die Membran über einen Ring verspannt
ist. Die Stirnfläche der Schulter kann mit der Innenumfangsfläche
des Gehäuses einen spitzen Winkel einschließen,
so dass die Membran nach außen gewölbt eingespannt
ist. Alternativ kann die Membran auch nach innen gewölbt
eingespannt sein, indem nämlich die Stirnfläche
der Schulter mit der Innenumfangsfläche des Gehäuses
einen stumpfen Winkel einschließt. Das Element
18 soll
selbst nicht zu Resonanzen angeregt werden, aus Sicht einer typischen
Schwingung quasipunktförmig sein. Hierzu kann das Verhältnis
des Durchmessers der Kammer zu der Tiefe der Kammer größer
als oder gleich 1,5 sein, und das Verhältnis des Durchmessers
der Membran zu der Dicke der Membran größer als
oder gleich 45 sein. Auch Alternativen, bei der das Verhältnis
des Durchmessers der Membran zu der Dicke der Membran kleiner als
45 ist, haben sich als vorteilhaft erwiesen, und dies ist auch für
die vorliegend beschriebenen Leitungsanordnungen gültig.
Die Membran kann aus Federstahl bestehen.
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Das
Element 18 fördert, weil es die Frequenz der Grundschwingung
zum Geberzylinder 12 anhebt, dass wie vorliegend gewünscht
Interferenzen entstehen. Dies ist bei den Ausführungsformen
gemäß 1, 2 und 4 vorteilhaft,
aber nicht notwendig. Bei der Ausführungsform gemäß 3 insbesondere
ist auf das Element 18 verzichtet, die Ausführungsform
aus 3 ist jedoch auch mit einem solchen Element verwirklichbar.
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Die
Ausführungsformen der erfindungsgemäßen
Leitungsanordnung unterscheiden sich nun wie folgt:
Bei der
Ausführungsform gemäß 1 zweigt
an einem Abzweigpunkt 20 eine Nebenleitung 22a ab, welche
an einem weiteren Punkt 24 wieder in die Hauptleitung 16 mündet.
Die Hauptleitung 16 ist nun als Rohr ausgebildet, wobei
die Abzweigpunkte 20 und 24 durch T-Stücke
in dem Rohr bereitgestellt sein könnten. Das Rohr soll
vorliegend aus Stahl gebildet sein. Stahl ist unelastisch und schwingt
daher bei den typischen Frequenzen der von dem Nehmerschwinger 14 ausgehenden
Schwingungen nicht mit. Die Nebenleitung 22a ist als Schlauch
ausgebildet, weist also eine elastische Wandung auf. Die Wandung
kann insbesondere aus Kautschuk bestehen, nämlich aus Naturkautschuk
(Gummi) oder synthetischen Kautschuken. Die Wandung kann auch aus Kunststoff
wie Polyvinylchlorid, Polyurethan, Polyamid oder Polyäthylen
bestehen. Der Schlauch kann aus Fasern, z. B. Glasfasern oder Pflanzenfasern aufgebaut
sein. Er kann im Extremfall sogar als Metallschlauch ausgebildet
sein.
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Wesentlich
ist, dass der Schlauch 22a eine solche Elastizität
hat, dass er bei den typischen Frequenzen, die die von dem Nehmerzylinder 14 ausgehenden
Schwingungen haben, gegebenenfalls erhöht durch das Element 18,
mitschwingt und so die Wellenlänge des Schalls beeinflusst.
Die Wellenlänge des Schalls kann durch die Elastizität
der Nebenleitung 22a im Vergleich zur Hauptleitung 16 um
einen Faktor in der Größenordnung von 10 (nämlich zwischen
5 und 20) verlängert werden. Hierdurch ist gewährleistet,
dass trotz relativ kurzer Nebenleitung 22a am Mündungspunkt 24 Interferenzen
auftreten, und bei geeigneter Wahl der Länge der Nebenleitung 22a bewirken
diese Interferenzen eine Auslöschung des Schalls, sodass
sich zum Geberzylinder 12 hin keine Schallwellen mehr oder
nur noch Schallwellen mit extrem kleiner Amplitude ausbreiten.
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Bei
der Ausführungsform gemäß 2 zweigt
vom Abzweigpunkt 20 eine Nebenleitung 22b ab,
diese ist jedoch als Blindleitung ausgebildet. Sie endet also mit
einem geschlossenen Ende. Auch die Nebenleitung 22b soll
als Schlauch ausgebildet sein. An dem geschlossenen Ende werden
die Schallwellen in dem Schlauch 22b reflektiert. Es kommt
dann zu Interferenzen am Abzweigpunkt 20, so dass auch hier
kaum oder kein Schall zum Geberzylinder 12 gelangt, der
zu störenden Vibrationen am Pedal 10 führt.
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In
Abwandlung der Ausführungsform gemäß
2 kann
die Ausführungsform gemäß
3 bereitgestellt
sein. Hierbei ist nach wie vor eine Nebenleitung
22c, welche
an einem Abzweigpunkt
20 von der Hauptleitung
16 abzweigt,
als Blindleitung ausgeführt. Am blinden Ende der Nebenleitung
22c ist
nun ein Element
26 nach Art des Elements
18, d.
h. nach Art des oben beschriebenen Zusatzschwingers, der in der
DE 19540753 C1 beschrieben
ist, angeordnet. Das Element
26 bewirkt, dass der Schall
am Ende der Nebenleitung
22c bei seiner Reflexion in seiner Frequenz
nach oben verschoben wird, wobei gleichzeitig die Wellenlänge
verlängert wird. Somit kommt es auch hier zu Interferenzen
am Abzweigpunkt
20, auch wenn wie in
3 gezeigt
das Element
18 nicht bereitgestellt ist.
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Schließlich
gibt es noch die Ausführungsform gemäß 4.
Diese ähnelt der Ausführungsform gemäß 1 dahingehend,
dass eine Nebenleitung 22d an einem Abzweigpunkt 20 von
der Hauptleitung 16 abzweigt und an einem Punkt 24 wieder
in die Hauptleitung 16 zurückmündet.
Allerdings ist nunmehr in der Nebenleitung 22d ein Element 28 nach
Art des Elements 18 (oder auch nach Art des Elements 26)
angeordnet. Die Nebenleitungen 22d sind bevorzugt wie die
Nebenleitung 22a, 22b, 22c als Schlauch
ausgebildet. Wegen des Vorhandenseins des Elements 28 ist
es jedoch auch möglich, die Nebenleitung 22d durch
ein Stahlrohr bereitzustellen. Gleiches gilt für die Nebenleitung 22c wegen
des Vorhandenseins des Elements 26.
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Sämtlichen
Ausführungsformen ist gemeinsam, dass die jeweilige Nebenleitung 22a, 22b, 22c und 22d im
Vergleich zur Hauptleitung 16 beziehungsweise 16 und 16' relativ
wenig Platz einnimmt, so dass auf platzsparende Weise Vibrationen
am Pedal 10 unterdrückt werden können,
auch wenn diese zunächst am Nehmerzylinder aufgenommen
werden (vom Kraftfahrzeugmotor) und in die Hauptleitung 16', 16 eingetragen
werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 4003521
C2 [0001, 0002, 0003, 0005, 0009, 0012]
- - DE 19540753 C1 [0005, 0005, 0011, 0014, 0022, 0027]