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Patent Searching and Data


Title:
PULLING ROLLING MEMBRANE CYLINDER FOR A DISENGAGING/ACTUATING SYSTEM WITH THERMAL COMPENSATION
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2014/111079
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a hydraulic actuating system for a motor vehicle, comprising a first hydraulic cylinder and a second hydraulic cylinder, each of which is provided with a housing and a piston that can be moved longitudinally relative to the housing. Each of the hydraulic cylinders has a pressure chamber containing a hydraulic fluid, and the hydraulic cylinders are connected to each other via a hydraulic fluid line which defines a hydraulic section. The first hydraulic cylinder is operatively connected to or can be operatively connected to an actuating element, and the second hydraulic cylinder is operatively connected to or can be operatively connected to a locking and/or unlocking device, such as a door-locking or door-opening unit. The two hydraulic cylinders, the line, and the hydraulic fluid consist of a material or materials such that an axial extension of the hydraulic section is minimized.

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Inventors:
GRABENSTÄTTER JAN (DE)
Application Number:
PCT/DE2013/200372
Publication Date:
July 24, 2014
Filing Date:
December 17, 2013
Export Citation:
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Assignee:
SCHAEFFLER TECHNOLOGIES AG (DE)
International Classes:
F15B7/00
Foreign References:
DE8533547U11986-01-16
DE102007008981A12007-09-20
FR1264626A1961-06-23
US3400962A1968-09-10
DE2908613C21983-06-30
DE19949037A12001-05-03
US2298776A1942-10-13
US4541258A1985-09-17
DE102004037299A12006-02-16
EP0936102A11999-08-18
EP1273744A22003-01-08
DE10228978B42007-03-22
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Claims:
Patentansprüche

1 . Hydraulisches Betätigungssystem (1 ) für ein Kraftfahrzeug, mit einem ersten Hydraulikzylinder (2) und einem zweiten Hydraulikzylinder (3), der mit je einem Gehäuse (4) und einem dazu längsbeweglichen Kolben (5) versehen ist, wobei die Hydraulikzylinder (2 und 3) jeweils einen Hydraulikmittelfluid (17) beinhaltenden Druckraum (16) aufweisen und über eine Hydraulikmittelleitung (15) miteinander verbunden sind, welche eine hydraulische Strecke definiert, wobei der erste Hydraulikzylinder (2) mit einem Betätigungsorgan in Wirkzusammenhang bringbar ist oder steht und der zweite Hydraulikzylinder (3) mit einer Ent- und/oder Verriegelungseinrichtung, wie einer Tü- röffnungs- oder Türverriegelungseinheit, in Wirkzusammenhang bringbar ist oder steht, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Hydraulikzylinder (2, 3) die Leitung (15) und das Hydraulikmittelfluid (17) aus solch einem Material und solch Materialien bestehen, dass eine axiale Ausdehnung der hydraulischen Strecke minimiert ist.

2. Hydraulisches Betätigungssystem (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass im ersten Hydraulikzylinder (2) und/oder dem zweiten Hydraulikzylinder (3) eine Rollmembran (10) den Druckraum (16) begrenzt.

3. Hydraulisches Betätigungssystem (1 ) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (4) und/oder der Kolben (5) von dem ersten Hydraulikzylinder (2) und/oder dem zweiten Hydraulikzylinder (3) aus Kunststoff, wie Polyamid, etwa PA6-12, gefertigt ist.

4. Hydraulisches Betätigungssystem (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Hydraulikmittelfluid (17) eine Flüssigkeit, wie Wasser mit einem Frostschutzmittel, eine Bremsflüssigkeit oder ein Öl in den beiden Druckräumen (16) und der Hydraulikmittelleitung (15) enthalten ist.

5. Hydraulisches Betätigungssystem (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (5) zumindest teilweise im Gehäuse (4) angeordnet ist.

6. Hydraulisches Betätigungssystem (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Rollmembran (10) dichtend an einem gehäusefesten Gehäu- severschluss (14), dem Kolben (5) und/oder dem Gehäuse (4) festgelegt ist.

7. Hydraulisches Betätigungssystem (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (5) durch einen etwa als Gehäusebohrung ausgestalteten Gehäusedurchgang ragt und/oder von außerhalb des Druckraums (16) an einem mittigen Abschnitt (8) der Rollmembran (10) anliegt, wobei ein offenes Ende (1 1 ) der als Sack ausgebildeten Rollmembran (10) an einem gehäusefesten Bauteil, wie dem Gehäuseverschluss (14) dichtend angebracht ist, oder ein erstes Ende (18) der Rollmembran (10), die als Schlauch ausgebildet ist, an einem gehäusefesten Bauteil, wie dem Gehäuse (4) selber, dichtend angebracht ist und ein zweites Ende (20) der Rollmembran (10) am Kolben (5) dichtend angebracht ist, oder ein offenes Ende (1 1 ) der als Sack ausgebildeten Rollmembran (10) an einem kolbenfesten Bauteil, wie dem Kolben (5) selber, dichtend angebracht ist.

8. Hydraulisches Betätigungssystem (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Rollmembran (10) und dem Gehäuse (4) eine Stützhülse (27) vorhanden ist, welche in Radialrichtung abstützend auf die Rollmembran (10) wirkt.

9. Hydraulisches Betätigungssystem (1 ) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützhülse (27) mit dem Kolben (5) gekoppelt ist.

10. Hydraulisches Betätigungssystem (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem Gehäuse (4) eine Zugstange (26) oder ein Zugseil (26) verbunden ist.

Description:
Ziehender Rollmembranzylinder für ein Ausrück-ZBetätigungssystem

mit Wärmekompensation

Die Erfindung betrifft ein hydraulisches Betätigungssystem für ein Kraftfahrzeug, wie einen Pkw oder ein Nutzfahrzeug, mit einem ersten und einem zweiten Hydraulikzylinder, mit je einem Gehäuse und einem dazu längsbeweglichen Kolben, wobei die beiden Hydraulikzylinder jeweils einen Hydraulikmittelfluid beinhaltenden Druckraum aufweisen und über eine Hydraulikmittelleitung miteinander verbunden sind, welche eine hydraulische Strecke definiert, wobei der erste Hydraulikzylinder mit einem Betätigungsorgan, wie einem Türgriff oder einem Türhebel, in Wirkzusammenhang steht und der zweite Hydraulikzylinder mit einer Ent- und/oder Verriegelungseinrichtung, wie einer Türöffnungs- oder Türverriegelungseinheit, etwa einem Schloss, in Wirkzusammenhang steht.

Unter einer Tür wird auch eine Klappe, wie eine Motorhaube und ein Kofferraumdeckel subsumiert.

Aus dem Stand der Technik sind bereits Betätigungssysteme für Türschlösser bekannt, etwa aus der US 3400962 und der DE 2908613 C2. Dabei werden Bowdenzüge eingesetzt.

Schlösser für eine Tür eines Kraftfahrzeuges sind auch aus der DE 199 49 037 A1 bekannt. Dort ist offenbart, dass an einer Türe eines Kraftfahrzeugs ein Türschloss angeordnet sein kann, das mit einem an der Türe angeordneten Türgriff zum Öffnen des Türschlosses gekoppelt ist, wobei der Türgriff mit dem Türschloss fluidisch gekoppelt ist. Unter einer fluidischen Koppelung wird dort eine pneumatische oder hydraulische Betätigung verstanden. Es ist offenbart, dass pneumatische oder hydraulische Koppelungen dabei realisiert sind.

Ein hydraulisch betätigtes Türschloss wird ferner in der US 2298776 offenbart. Vorrichtungen zum Verriegeln und Entriegeln von Türschlössern, unter Nutzung hydraulischer Vorrichtungen, sind auch der US 4541258 zu entnehmen.

Die DE 10 2004 037 299 A1 offenbart ferner eine Türbetätigungseinrichtung mit einer

Fahrzeugtür mit einem verstellbar gelagerten Türgriff, mit einem Türschloss, mit einem bewe- gungsübertragenden Übertragungselement zwischen dem verstellbaren Türgriff und einer Riegelvorrichtung des Türschlosses, und mit einer Sicherungsvorrichtung, welche bei einer unfallbedingten Verlagerungstendenz des Türgriffs eine das Türschloss öffnende Entriegelungslage verhindert. Dabei ist herausgestellt, dass das Übertragungselement ein geschlossenes Übertragungsmediumsystem aufweist, welches ein Übertragungsmedium enthält, das das Übertragungsmediumsystem eine flexible, schlauchförmige Übertragungsleitung umfasst, in deren Leitungsverlauf eine leitungsverengende Drossel angeordnet ist, so dass zu beiden Seiten der Übertragungsleitung je ein Volumen-Verschiebeelement angeordnet ist, deren mit Übertragungsmedium gefüllte Volumina miteinander durch die die Drossel enthaltene Übertragungsleitung verbunden sind und von denen zumindest eines mit seinem Schiebeteil direkt oder indirekt bewegungsübertagend mit dem Türgriff verbunden ist.

Einen ähnlichen Weg geht auch die EP 0 936 102 A1 , die eine Betätigungsvorrichtung unter Nutzung hydraulischer Elemente offenbart, allerdings für eine Verriegelungseinrichtung an einem Fahrzeugsitz.

Verschluss- und Verriegelungssysteme für Türen oder Klappen sind auch aus den

Druckschriften EP 1 273 744 A2 und DE 102 28 978 B4 offenbart. Dort sind auch spezielle Schaltpläne für das Ansteuern eines Nehmerzylinders durch mehrere Geberzylinder offenbart.

Die bisher bekannten Betätigungssysteme, etwa solche, die Bodenzüge verwenden, sind leider nicht immer wartungsfrei und sind gegenüber hydraulischen Systemen nachteilig. Bei hydraulischen Systemen muss jedoch ein Flüssigkeitsreservoir vorgehalten werden und in Kauf genommen werden, dass die üblichen, bewegten Dichtungen verschleißen, was wiederum zu Wartungsaktivitäten, wie dem Erneuern der Dichtungen und dem Nachfüllen von Hydraulikmittel führt.

Die bekannten Systeme sind üblicherweise nicht wartungsfrei, insbesondere, wenn

Seilzugsysteme eingesetzt werden. Bei hydraulischen Systemen muss meistens ein Ausgleichsbehälter vorgehalten werden, was ungewünscht ist. Ferner nutzen sich bei hydraulischen Systemen im Regelfall die Dichtungen ab, da diese bewegt sind. Auch ist auffallend, dass sich aufgrund der Temperatureinwirkung mangelnde Präzision bei hydraulischen Betätigungssystemen einstellt. Dies ist auch bei Seilzugsystemen zu beobachten. Dies liegt häufig daran, dass sich die Betätigungssysteme unterschiedlich stark längen bzw. kürzen.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, solche Nachteile abzustellen und eine

reibungsreduzierte, möglichst verschleiß- und wartungsfreie Betätigungssystemkonfiguration zur Verfügung zu stellen, die auch eine hohe Lebensdauer aufweist. Insbesondere sollen die bei Seilzugsystemen üblichen Konstruktionshemmnisse, etwa solche, die durch die Radien bei Seilzugsystemen bedingt sind, behoben werden.

Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen hydraulischen Betätigungssystem

erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die beiden Hydraulikzylinder, die Leitung und das Hyd- raulikmittelfluid aus solch einem Material oder solch Materialien bestehen, dass eine axiale Ausdehnung der hydraulischen Strecke minimiert ist. Unter einem Hydraulikzylinder wird dabei nicht zwingend nur eine zylinderartige oder hohlzylinderartige Konfiguration verstanden, sondern letztlich, das ein Hydraulikbetätigungssystem stellende Konglomerat aus Gehäuse, Kolben, Dichtungen, Anschlüssen und weiteren diesbezüglichen Bauteilen.

Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen beansprucht und werden nachfolgend näher erläutert.

So ist es von Vorteil, wenn im ersten Hydraulikzylinder und/oder dem zweiten Hydraulikzylinder eine Rollmembran den Druckraum begrenzt. Eine solche Rollmembran ist bspw. aus der DE 89 33 547 U 1 bekannt. Dort werden Vorrichtungen zum Übertragen von Kräften und Bewegungen zwischen zwei hydraulischen Betätigungseinrichtungen offenbart. Insbesondere wird die Verwendung einer Rollmembran bei einer hydraulischen Steuerung einer Kolben- Zylinder-Gruppe, die auch als Hydraulikzylinder bezeichnet werden könnte, bekannt. Es ist dort offenbart, dass zwei kammervariable Volumen auf gegenüberliegenden Seiten einer Rollmembran gebildet sind, von denen die erste Kammer von der Arbeitsflüssigkeit und die Sekundärkammer durch ein Fluid eingenommen ist, und ferner die ersten Kammern der Zylinder mit einem biegsamen Schlauch verbunden sind, der aus polymerem Material gebildet ist und in seiner Wand ein Verstärkungsgebilde aufweist, derart, dass der Schlauch unter Druckänderungen der zwischen den beiden zylinderbewegten Flüssigkeiten nicht ausdehnbar, jedoch in Längsrichtung verformbar ist, um bogenförmige Gestalten zwischen den beiden Zylindern anzunehmen, bestimmt durch Krümmungsradien von im Wesentlichen bis zu 30 mm, in jeder der Kolben-Zylinder-Gruppen der Abstand zwischen der maximalen äußeren Abmessung des Kolbens und der Innenwand des Zylinders in dem Bereich des dreifachen bis fünffachen der Dicke der Membran liegt, wobei der Kolben einen mittleren Teil verringerten Querschnitts aufweist, und dass eine Einrichtung zum Führen und Zentrieren dieses Kolbenteils in der von dem Arbeitsfluid eingenommenen zweiten Kammer angeordnet ist. Ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel ist ferner dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse und/oder der Kolben des ersten Hydraulikzylinders und/oder des zweiten Hydraulikzylinders aus Kunststoff, wie Polyamid, etwa PA6-12 gefertigt ist. Dadurch kann das Gesamtsystem relativ kostengünstig hergestellt werden.

Wenn als Hydraulikmittel eine Flüssigkeit, ein Gemisch (oder eine Emulsion oder Suspension), wie Wasser mit Frostschutzmittel, Bremsflüssigkeit oder Öl in den beiden Druckräumen der beiden Hydraulikzylinder sowie der Hydraulikmittelleitung enthalten ist, so kann ein kostengünstiges Hydraulikmittel eingesetzt werden, welches im Zusammenspiel mit werkstofflich geschickt konfigurierten Hydraulikzylindern eine Längenänderung (Ausdehnung oder Verkürzung) der hydraulischen Strecke bei Temperatureinwirkung verhindert.

Es ist auch zweckmäßig, wenn der Kolben zumindest teilweise im Gehäuse angeordnet ist. Dadurch kann entweder der Kolben festgehalten sein und das Gehäuse bewegungsauslosend wirken, oder das Gehäuse festgehalten sein und der Kolben bewegungsauslosend wirken. In beiden Fällen findet eine Relativbewegung zwischen den Kolben und den Gehäusen statt, wobei von einem Druck- oder Zugelement diese Relativbewegung aus initiiert wird.

Um Leckage zu vermeiden, ist es von Vorteil, wenn die Räume überall dichtend an einem gehäusefesten Verschluss, an dem Kolben und/oder an dem Gehäuse festgelegt sind.

Die Gestaltungsfreiheit wird erhöht, wenn der Kolben durch einen etwa als Gehäusebohrung ausgestalteten Gehäusedurchgang ragt und/oder von außerhalb des Druckraums an einem mittigen Abschnitt der Rollmembran anliegt, wobei ein offenes Ende der als Sack ausgebildeten Rollmembran an einem gehäusefesten Bauteil, wie dem Gehäuseverschluss, dichtend angebracht ist, oder ein erstes Ende der als Schlauch ausgebildeten Rollmembran an einem gehäusefesten Bauteil, wie dem Gehäuse selber, dichtend angebracht ist und ein zweites Ende der Rollmembran am Kolben dichtend angebracht ist, oder ein offenes Ende der als Sack ausgebildeten Rollmembran an einem kolbenfesten Bauteil, wie dem Kolben selber, dichtend angebracht ist.

Die Belastbarkeit des Betätigungssystems wird verbessert, wenn zwischen der Rollmembran und dem Gehäuse eine Stützhülse vorhanden ist, welche in Radialrichtung abstützend auf die Rollmembran wirkt. Die Lebensdauererwartung wird dadurch verbessert. Auch ist es von Vorteil, wenn die Stützhülse mit dem Kolben gekoppelt ist. Relativbewegungen zwischen der Rollmembran und dem Gehäuse werden dadurch vermindert oder sogar ausgeschlossen, je nachdem, wie groß die axiale Länge der Stützhülse ist. Vorteilhafterweise ist die Stützhülse so groß bemessen, also hat eine solch axiale Länge, dass selbst im größten Zustand des Druckraums die Rollmembran nicht in Anlage mit einer äußeren Gehäusewandung gelangt.

Die Einsetzbarkeit eines hydraulischen Betätigungssystems wird verbessert, wenn mit dem Gehäuse eine Zugstange oder ein Zugseil verbunden ist.

Mit anderen Worten betrifft die Erfindung ein Übertragungssystem für Kräfte als Ersatz für Seilzugsysteme zur Betätigung von Türentriegelungen. Seilzugsysteme müssen nämlich bestimmte Mindest-Verlegeradien einhalten, was nun unnötig wird. Es wird insbesondere vorgeschlagen, ein auf dem Prinzip des Rollmembran-Zylinders aufbauendes Ausrücksystem zu verwenden, bei dem mittels günstiger Wahl von Werkstoffen und Betriebsflüssigkeiten die axiale Ausdehnung der hydraulischen Strecke aufgrund von Temperaturschwankungen deutlich reduziert ist. Das komplette System kann oder soll vorbefüllt sein. Die Rollmembran-Zylinder sind als zugkraftübertragende Zylinder ausgeführt, so dass ein Seilzugsystem ohne Änderungen der Anbindung ersetzt werden kann.

Während hydraulische Ausrücksysteme bisher in der Regel einen Primärraum aufweisen, in dem der Druck aufgebaut wird, und einen Sekundärraum aufweisen, der mit einem Reservoir verbunden ist, kann nun auf ein solches Reservoir verzichtet werden. Im unbetätigten Zustand war bisher der Primär- und der Sekundärraum miteinander verbunden. Während dies früher beim Aufheizen dieser Verbindungsstrecke bzw. Abkühlen zu einem Flüssigkeitsabgleich über Bohrungen führte, kann nun ein Ausrücksystem mit einem Rollmembran-Zylinder dargestellt werden, welches aus Kosten- und Bauraumgründen ohne einen Sekundärraum auskommt und an dem bei Temperaturschwankungen eine vergleichbare oder geringere axiale Längenausdehnung, auftritt. Das System ist vollständig vorbefüllt. Eine Selbstbetätigung des Systems aufgrund der Erwärmung und dadurch zugrunde liegende axiale Ausdehnungen der Übertragungsstrecke werden vermieden. Der Betätigungsweg der hydraulischen Strecke ändert sich bei der Erfindung aber aufgrund Abkühlens und Zusammenziehens nun nicht mehr, wodurch ein sichereres Öffnen der Verriegelung ermöglicht wird. Die Anzahl an Einzelteilen wird bei der Erfindung reduziert, was zu einer kostengünstigeren Gestaltung der Konstruktion führt.

Es ist vorteilhaft, wenn im Gehäuse eine Membran enthalten ist, welche zwischen dem Gehäuse und dem Kolben abdichtend wirkt. Der Kolben stellt dabei einen Stift dar, der in das Gehäuse eintaucht und in der Gehäusebohrung geführt wird. Das Gehäuse stützt die Membran in radialer Richtung ab. Jeweils ist die Membran über eine umlaufende Wulstausgestaltung am Gehäuseverschluss in axialer Richtung fixiert, wobei die Wulstausgestaltung / der Wulst zwischen dem Gehäuseverschluss und dem Gehäuse abdichtet. Es ist eine Schnappverbindung in axialer Richtung dabei einsetzbar. Die Leitung mündet in den Gehäuseverschluss. Ein solches System ist als voll befülltes System ohne Steckverbindung realisierbar. Es befindet sich am Gehäuseverschluss des Geber- oder des Nehmerzylinders ein Zulauf, über den die Befüllung stattfinden kann und der mittels eines Verschlussstopfens verschlossen wird.

Wird auf der Geberseite der Kolben in das Gehäuse gedrückt, so rollt sich die Membran auf den Kolben auf. Durch das Eintauchen des Kolbens in das Gehäuse wird Flüssigkeit von der Geber- zur Nehmerseite verdrängt. An der Nehmerseite findet der umgekehrte Mechanismus statt. Der Kolben wird aus dem Gehäuse herausgedrückt und die Membran rollt sich vom Kolben ab.

Ein solches System ist statt eines Seilzuges zwischen einem Türgriff und einer Türverriegelung einsetzbar. Dabei können Seilzugkräfte um die 20 N vorliegen und Betätigungswege am Seilzug von ungefähr 15 mm vorliegen. Wird der Geber- und der Nehmerzylinder der erfinderischen Lösung der gleichen hydraulischen Fläche ausgeführt, so würde sich bei einem Kolbendurchmesser von d K von 12 mm (Wirkdurchmesser 14,5 mm, ein Gehäusedurchmesser von D G = 21 mm ergeben. Die Gehäuselänge würde L=50 mm betragen. Der Betätigungsdruck könnte dann bei rund 0,13 MPa (ca. 1 ,3 bar) liegen.

Auf einen Fluidaustausch in einem Reservoir im Geberzylinder, was häufig auch als

Schnüffelfunktion bezeichnet wird, kann verzichtet werden, wenn kein Flüssigkeitsverlust während des Betriebs stattfindet, ergo keine Luft in das System eindringen kann, und sich aufgrund von Temperaturschwankungen die hydraulische Säule nicht mehr axial ausdehnt. All dies ist bei einer erfindungsgemäßen Ausgestaltung gewährleistet, insbesondere da bei Membranzylindern keine Schlepp-Leckage auftritt und das System dabei hermetisch von der Umgebung abgekoppelt ist.

Durch eine günstige Kombination des Werkstoffs, aus dem die Leitung und die Zylinder bestehen und der Betriebsflüssigkeit, wird die axiale Ausdehnung der hydraulischen Strecke minimiert. In einem Rohr mit einem Längenausdehnungskoeffizienten α befindet sich eine Flüssigkeit mit dem Volumenausdehnungskoeffizienten γ. Bei einer Temperaturänderung ΔΤ des Rohres der Länge L und dem Durchmesser d R beträgt dessen Änderung des Volumeninhalts AV R aufgrund Längen- und Querschnittsänderungen näherungsweise: [(1 +ccAT) 3 -1 ]. Die Änderung des im Rohr befindlichen Flüssigkeitsvolumens AV F i beträgt:

·γ·ΔΤ.

Es ergibt sich keine axiale Ausdehnung der Fluidsäule aufgrund von Temperaturänderungen, wenn:

AV R = AV F I . Werden diese Gleichungen nach γ aufgelöst, ergibt sich γ= [(1 +α·ΔΤ) 3 -1 ] / AT.

Um dieses Ziel näherungsweise zu erreichen, sollte der Werkstoff, aus dem die Leitung und die Zylinder bestehen, einen hohen Wärmeausdehnungskoeffizienten α besitzen. Hierbei würde sich ein unverstärkter Thermoplast anbieten. Beispielsweise bietet sich ein Polyamid an, wie z.B. PA6-12. Hier wäre α=1 ,3·10 "4 ·1/Κ. Damit ergibt sich im Idealfall bei einer Tempe- raturänderung von 60 °C ein Volumenausdehnungskoeffizient der Flüssigkeit von

γ= 0,4·10 "3 ·1/Κ.

Das Betriebsmedium sollte also einen Volumenausdehnungskoeffizienten γ von rund

0,4·10 "3 ·1/Κ bei einer Einsatztemperatur von bis zu -40 °C besitzen. Hierfür würde sich z.B. Kühlflüssigkeit eignen, etwa Wasser mit einem 50 % Frostschutzmittelanteil. Im Bereich von 20 °C bis -40 °C würde sich dabei ein γ-Wert von 0,4·10 "3 ·1/Κ einstellen und im Bereich von 20 °C bis 80 °C würde sich dabei ein γ-Wert von 0,6·10 "3 ·1/Κ einstellen.

Möglich wäre also ein Ausrücksystem mit einer Leitungslänge von 400 mm und einem

Leitungsinnendurchmesser von 3 mm. Der Innendurchmesser der beiden Zylinder beträgt ca. 12 mm, bei einem Kolbendurchmesser von ca. 8 mm und einem Hub von ca. 16 mm. Die folgende Quelle zeigt ausgehend von der Raumtemperatur die axiale Verkürzung bzw. die Längung bei einem Seilzugsystem, einem Ausrücksystem mit einem Rollmembranzylinder mit einer günstigen und einer eher ungünstigen Werkstoff-Flüssigkeitskombination: Seilzug günstig ausgelegtes hydungünstig ausgelegtes hydraulisches Ausrücksysraulisches Ausrücksystem

tem mit Rollmembranzymit Rollmembranzylinder

linder

Werkstoff Flüssigkeit Werkstoff Flüssigkeit PA6-12 Kühlflüssigkeit Stahl Bremsflüssigkeit

Ausdehnungskoeff. Ο,Π ΙΟ "4 1 ,3 · 10 "4 0,4· 10 "3 Ο,Π ΙΟ "4 0,9· 10 "3

[1/k] (20°C->-40 o C)

0,6 10 "3

(20°C-> 80°C)

Verkürzung 0,5mm 0,0mm 2,3mm

(20°C->-40°C)

Längung 0,5mm 0,6mm 2,3mm

(20°C -> 80°C)

Summe 1,0mm 0,6mm 4,6mm

(-40°C <-> 80°C

Über den gesamten Temperaturbereich zeigt das günstig ausgelegte hydraulische System sogar eine geringere axiale Ausdehnung als ein entsprechendes Seilzugsystem. Durch eine Verringerung der Innendurchmesser könnte die axiale Ausdehnung aufgrund von Temperaturschwankungen noch weiter reduziert werden.

Ein Einsatz könnte auch bei Kupplungs-Ausrücksystemen möglich sein. Dort kann mittels günstiger Wahl von Werkstoffen und Betriebsflüssigkeit die axiale Ausdehnung der hydraulischen Strecke kraft Temperaturschwankungen deutlich reduziert werden. Vorteile wie bei Türgriffen und Türverriegelungssystemen stellen sich auch dort ein.

Als Ersatz für Seilzugsysteme wird somit ein wartungsfreies hydraulisches Zugsystem zur Verfügung gestellt, welches nahezu keine Reibung aufweist und den Bauraum optimal nutzt. Probleme, wie sie bei engen Verlegeradien und vorhandener Reibung zwischen einem Seil und einem Führungsrohr bekannt sind, werden dadurch vermieden.

Eine besondere Ausführungsform könnte auch dadurch beschrieben werden, dass sich im Gehäuse eine Rollmembran befindet, welche zwischen dem Gehäuse und dem Kolben abdichtend wirkt. Hierbei ist die Rollmembran außen am Gehäuse und innen am Kolben befestigt. Der Kolben ist zur Umgebung hin fixiert und das Gehäuse ist axial beweglich. Die Leitung mündet in den Kolben. Das Gehäuse führt am Kolben vorbei zur Anbindung für eine Zugstange oder ein Zugseil. Das Gehäuse stützt die Rollmembran nach außen hin ab, weswegen, insbesondere bei kleineren Betriebsdrücken, auf eine Armierung der Rollmembran verzichtet werden kann. Eine Armierung der Rollmembran ist jedoch sonst probat. Dies ermöglicht in allen Fällen kleinere Biegeradien der Rollmembran und damit eine kompaktere Bauweise. Falls eine Feder benötigt wird, die den Zylinder entgegen der Zugkraft vorspannt, kann diese ebenfalls im Zylinder untergebracht werden.

Der vorgestellte Zylinder kann sowohl als Geber- als auch als Nehmerzylinder eingesetzt werden. Wird am Zugseil gezogen, bewegt sich das Gehäuse in Richtung des Kolbens. Der Kolben taucht in das Gehäuse ein und verdrängt die Flüssigkeit über die Leitung in Richtung des anderen Zylinders. Lässt die Zugkraft nach, so drückt entweder die Feder oder eine am anderen Zylinder angreifende Zugkraft das Gehäuse in seine Ausgangsstellung zurück.

Auf einen Austausch mit einem Reservoir am Geberzylinder, also auf die sog. Schnüffelfunktion, kann verzichtet werden. Die Vorteile von auch als Balgzylinder bezeichneten Elementen kann umfassend genutzt werden. Aus Kostengründen kann das gesamte System aus Kunststoff gefertigt werden. Kunststoff bietet einen relativ großen Längenausdehnungskoeffizienten von z.B. 1 ,5·10 "4 /Κ. Hätte die Flüssigkeit einen Volumenausdehnungskoeffizienten von 0,3·10 "3 ·1/Κ, würden die Rohrwandungen mit einem Längenkoeffizienten von 1 ,5·10 "4 ·1/Κ so stark schwinden bzw. sich ausdehnen, dass die Volumenausdehnung der Flüssigkeit der Querschnittserweiterung des Rohres entspricht, also keine axiale Ausdehnung der Flüssigkeitssäule stattfindet.

Bremsflüssigkeit besitzt einen Volumenausdehnungskoeffizienten von 0,9·10 "3 ·1/Κ, d.h. die hydraulische Strecke würde sich axial spürbar verkürzen bzw. längen. Kühlwasser, wie eine 50%ige Wasser-Glysantin-Mischung hätte aber nur einen Volumenausdehnungskoeffizienten von 0,5·10 "3 ·1/Κ, was die axiale Änderung der Flüssigkeitssäule deutlich reduzieren würde, wodurch auch eine Schnüffelfunktion verzichtbar wäre.

Es ist auch eine Variante möglich, bei der die Rollmembran in axialer Richtung fixiert auf dem Gehäuse angebracht ist, wobei sich das Gehäuse zur Umgebung hin abdichtet. Am Gehäuse ist eine Hülse befestigt, auf der die Rollmembran abrollen kann. Die Hülse stützt den Balg in radialer Richtung. Von der Hülse wird der Kolben geführt. Im Kolben befinden sich Nieten, in denen das Gehäuse axialbeweglich läuft. Das Zugseil ist am Kolben fixiert. Das Gehäuse stützt die Zugkraft zur Umgebung hin ab. Der Zylinder kann dann sowohl als Geber- als auch als Nehmerzylinder eingesetzt werden. Wird am Zugseil gezogen, bewegt sich der Kolben in Richtung Gehäuse und verdrängt die Flüssigkeit über die Leitung in Richtung des anderen Zylinders.

Es wird ein hydraulisches Übertragungssystem für Kräfte mit einem Geber- und einem

Nehmerzylinder, eine diese verbindende hydraulische Strecke und einem Übertragungsfluid, wobei der Geber- und der Nehmerzylinder als Rollmembran aufgeführt sind bzw. diese enthalten, vorgeschlagen, wobei herauszustellen ist, dass die Werkstoffe der Zylinder und einer Betriebsflüssigkeit derart aufeinander abgestimmt sind, dass die axiale Ausdehnung der hydraulischen Strecke aufgrund von Temperaturschwankungen minimiert ist.

Dieses System wird weitergebildet dadurch, dass der Geber- und der Nehmerzylinder aus Kunststoff, insbesondere PA6-12 besteht und das Übertragungsfluid Wasser mit Frostschutzmittel ist.

Auch wird das System dadurch weitergebildet, dass der Geber- und/oder der Nehmerzylinder mittels Zugkraft betätigt werden kann.

Die Erfindung wird nachfolgend auch mit Hilfe einer Zeichnung näher erläutert, in der drei Ausführungsbeispiele dargestellt sind. Es zeigen:

Fig. 1 ein erstes hydraulisches Betätigungssystem, bei dem der Kolben aktivierend

und stellend bzw. reagierend und bewegungsauslösend wirkt,

Fig. 2 eine Variante zu dem erfindungsgemäßen Betätigungssystem aus Fig. 1 , bei

der der Kolben festgehalten ist und das Gehäuse durch Zugkraft relativ zum

Kolben versetzt wird und das Gehäuse stellend bzw. reagierend und bewegungsauslösend wirkt, und

Fig. 3 eine dritte Ausführungsform, bei der ähnlich wie in der zweiten Ausführungsform gemäß Fig. 2 der Kolben festgehalten ist und das Gehäuse stellend

wirkt, wobei jedoch die Rollmembran nur am Kolben befestigt ist, anders als in dem zweiten Ausführungsbeispiel, bei dem die Rollmembran sowohl am

Kolben als auch am Gehäuse angebracht ist. Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen nur dem Verständnis der

Erfindung. Die gleichen Elemente werden mit denselben Bezugszeichen versehen.

In Fig. 1 wird ein erstes Ausführungsbeispiel eines hydraulischen Betätigungssystems 1 dargestellt. Das hydraulische Betätigungssystem ist für ein Kraftfahrzeug, wie einen Pkw oder ein Nutzfahrzeug ausgelegt und kann zum Verriegeln von Türen oder Klappen an der Chassis des Fahrzeugs eingesetzt werden. Es kann aber auch in einem Kupplungssystem verbaut sein.

Das hydraulische Betätigungssystem 1 weist einen ersten Hydraulikzylinder 2 und einen zweiten Hydraulikzylinder 3 auf. Jeder Hydraulikzylinder 2 oder 3 weist ein Gehäuse 4 auf, in dem ein Kolben 5 befindlich ist. Der Kolben 5 ist relativ zum Gehäuse 4 längsbeweglich angeordnet. Dabei steckt der Kolben 5 in einer Gehäusebohrung 6 und berührt mit einer Stirnfläche 7 einen mittigen Bereich 8 einer Membran 9, nämlich einer Rollmembran 10. Die Rollmembran 10 ist in dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel als Sack ausgebildet und weist an einem offenen Ende 1 1 einen umlaufenden Wulst 12 auf. Der Wulst 12 ist in einer ringförmigen Nut 13 eines gehäusefesten Gehäuseverschlusses 14 dichtend befestigt. An dem Ge- häuseverschluss 14 ist eine Leitung/Hydraulikmittelleitung 15 angeschlossen und verbindet einen Druckraum 16, in dem ca. 130000 Pa (ca. 1 ,3 bar) vorliegen, mit einem weiteren Druckraum 16 des zweiten Hydraulikzylinders 3. Jeder der beiden Druckräume 16 wird dabei durch die Rollmembran 10 in Richtung des Kolbens 5 begrenzt.

In der Hydraulikmittelleitung 15 ist ein Hydraulikmittel 17 nach Art einer Wasser- Frostschutzmittel-Mischung enthalten. Das Hydraulikmittel 17 kann auch als Hydraulikmit- telfluid 17 ausgebildet/bezeichnet werden. Der Kolben 5 wirkt dabei als bewegungsauslösen- des Organ für eine Türöffnungs- oder Türverriegelungseinheit. Diese Türöffnungs- oder Türverriegelungseinheit ist nicht dargestellt. Der Kolben 5 des ersten Hydraulikzylinders 2 wird mit einem Betätigungsorgan, was nicht dargestellt ist, etwa einem Türgriff, betätigt und in das Innere des Gehäuses 4 geschoben, wodurch der Druckraum 16 im ersten Hydraulikzylinder 2 verkleinert wird und Hydraulikmittel 17 in den Druckraum 16 des zweiten Hydraulikzylinders 3 verbracht wird, so dass dessen Kolben 5 ausfährt und bei einer Türöffnungs- oder Türverriegelungseinheit eine verändernde Maßnahme zeitigt. Während in der Fig. 1 das Gehäuse 2 der jeweiligen Hydraulikzylinder 2 bzw. 3 ortsfest ist, ist in dem Ausführungsbeispiel der Fig. 2 und 3 der Kolben 5 ortsfest und das Gehäuse 4 dazu relativbeweglich angebunden.

Anders als in dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 , ist in dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 die Rollmembran 10 nicht als Sack, sondern als Schlauch ausgebildet, wobei ein erstes Ende 18 der Rollmembran 10 am Gehäuse 4 festgelegt ist und nach einem Biegeradius 19 ein zweites Ende 20 der Rollmembran 10 am Kolben 5 festgelegt ist. Für das Festlegen der Enden 18 und 20 wird jeweils ein Drahtring 21 eingesetzt.

Es ist auch ein Rückstellmittel 22 nach Art einer Druckfeder 23 enthalten. Hydraulikmittel 17 wird über die Leitung 15 durch den Kolben 5 und einen Verlängerungszapfen 24, der hohlzylindrisch ausgebildet ist, in Richtung eines Gehäuseverschlusses 14 verbracht und dann über wenigstens eine Austrittsöffnung 25 in den jeweiligen Druckraum 16 eingeleitet. Eine Zugstange / ein Zugseil 26 bewirkt eine Kompression/Verkleinerung des Druckraums 16 und erzwingt eine Reaktion am zweiten Hydraulikzylinder 2.

Eine Stützhülse 27 wird in dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 zusätzlich eingesetzt. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Rollmembran 10 wiederum sackförmig ausgebildet und ein offenes Ende 1 1 an dem Kolben 5 in einer Nut 13 dichtend befestigt.

Dabei weist das Gehäuse 4 auch eine Nut 28 auf, durch die ein Abschnitt des Kolbens 5 ragt. Ein Zugseil 26 greift dabei an einer Platte 29 an, die fest mit dem Gehäuse 4 verbunden ist. Zwischen dem Kolben 5 und dem Gehäuse 4 ist die Stützhülse 27, außenseitig zur Rollmembran 10 angeordnet.

Die Stützhülse 27 ragt über den Kolben 5 in Richtung der Platte 29 über.

Der mittige Abschnitt der Rollmembran 10 kann auch als mittiger Bereich 8 bezeichnet werden. Bezugszeichenliste hydraulisches Betätigungssystem

erster Hydraulikzylinder

zweiter Hydraulikzylinder

Gehäuse

Kolben

Gehäusebohrung

Stirnfläche

mittiger Bereich

Membran

Rollmembran

offenes Ende

Wulst

Nut

Gehäuseverschluss

Leitung/Hydraulikmittelleitung

Druckraum

Hydraulikmittel

erstes Ende der Rollmembran

Biegeradius

zweites Ende der Rollmembran

Drahtring

Rückstellmittel

Druckfeder

Verlängerungszapfen

Austrittsöffnung

Zugstange/Zugseil Stützhülse

Nut

Platte