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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Momentenbegrenzer für ein Betätigungssystem einer Reibkupplung, wobei die Reibkupplung der Unterbrechung eines Drehmomentflusses von einem Antriebsmotor auf einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs dient.
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Aus der
DE 44 35 258 A1 ist ein Momentenbegrenzer mit einem als Kolbenventil ausgeführtem Blendenventil bekannt. Das einseitig federbelastete, in einem Ventilraum eines Gehäuses eingesetzte, einen mechanischen Anschlag aufweisenden, Kolbenventil bildet mit einem den Ventilraum einseitig begrenzenden Einpressstopfen einen quer zur Symmetrieachse verlaufenden Dichtsitz, wobei das Kolbenventil in geöffneter Stellung einen Durchströmungsquerschnitt aufweist, der größer ist als ein Querschnitt einer Längsbohrung im Blendenventil. Das Blendenventil ist zudem mit einem Boden versehen, in dem eine stets geöffnete Blendenbohrung eingebracht ist, wobei die Blendenbohrung einen Querschnitt aufweist, der kleiner ist als der Querschnitt der Längsbohrung.
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Nachteilig an dem bekannten Momentenbegrenzer ist, dass der Dichtsitz zwischen dem Blendenkörper und dem Einpressstopfen minimale Leckagedurchflüsse zulässt, da die Kontaktfläche an dem Blendenkörper kleinste Unebenheiten aufweist. Dadurch steigt eine Streuung der Durchflusswerte durch den Momentenbegrenzer über verschiedene Fertigungschargen. Gewünscht ist jedoch eine möglichst geringe Streuung.
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Zudem ist der Einpressstopfen bekannter Momentenbegrenzer aus dem sehr harten Kunststoff Polyphenylensulfid mit einem 40%igen Glasfaseranteil (PPS GF40) hergestellt, um eine plastische Verformung des Einpressstopfens so gering wie möglich zu halten, damit ein selbständiges Lösen der Pressverbindung des Einpressstopfens im Gehäuse über die Lebensdauer des Momentenbegrenzers vermieden wird. Dies funktioniert bei Gehäusen aus Polyamid mit einem 35%igen Glasfaseranteil (PA 66 GF35) gut. Bei Betätigungssystemen mit Zentralausrücker (Concentric Slave Cylinders – CSC) wird aber standardmäßig der Gehäusewerkstoff Polyphthalamid mit 50%igem Glasfaseranteil (PPA GF50 (Grivory)) wegen seiner höheren Temperaturbeständigkeit eingesetzt. Bei der Verwendung von Gehäusen aus Polyphthalamid (PPA) und Einpressstopfen aus Polyphenylensulfid (PPS) reißen die Gehäuse oft, da die durch die Presspassung erzeugten Spannungen nicht über plastische Verformung in solchen Gehäusen abgebaut werden können, wie dies bei Gehäusen aus PA 66 GF35 der Fall ist. Dies führt zum Ausfall des Momentenbegrenzers wegen Undichtigkeit.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, die mit Bezug auf den Stand der Technik geschilderten Probleme zumindest teilweise zu lösen und insbesondere einen Momentenbegrenzer anzugeben, der eine hohe Dauerhaltbarkeit und eine geringe Streuung der Durchflusswerte über verschiedene Fertigungschargen aufweist.
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Diese Aufgaben werden gelöst mit einem Momentenbegrenzer gemäß den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Momentenbegrenzers sind in den abhängig formulierten Ansprüchen angegeben. Es ist darauf hinzuweisen, dass die in den abhängig formulierten Ansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale in beliebiger technologisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden können und weitere Ausgestaltungen der Erfindung definieren. Darüber hinaus werden die in den Ansprüchen angegebenen Merkmale in der Beschreibung näher präzisiert und erläutert, wobei weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung dargestellt werden.
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Der erfindungsgemäße Momentenbegrenzer für ein Betätigungssystem einer Reibkupplung weist ein Gehäuse mit einem Ventilraum auf, wobei in dem Ventilraum ein Blendenkörper mit einer Blendenbohrung und zumindest einer Nebenbohrung zwischen einem Anschlag und einem Einpressstopfen bewegbar angeordnet ist, wobei der Einpressstopfen zumindest eine Dichtlippe aufweist, die mit einer Stirnseite des Blendenkörpers einen Dichtsitz bildet, wenn der Blendenkörper den Einpressstopfen kontaktiert.
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Eine Reibkupplung, insbesondere nach Art einer Einscheibentrockenkupplung oder Doppelkupplung, dient insbesondere der Unterbrechung eines Drehmomentflusses von einem Antriebsmotor auf einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs. Zur Betätigung solcher Reibkupplungen werden Betätigungssysteme verwendet, die regelmäßig eine Gebereinheit und eine Nehmereinheit aufweisen, die mit einer Hydraulikleitung verbunden sind. Das Betätigungssystem ist dazu vorgesehen, eine Anpresskraft zu erzeugen beziehungsweise einer Anpresskraft entgegenzuwirken, um eine reibschlüssige Übertragung eines Drehmoments in der Reibkupplung zu ermöglichen beziehungsweise zu lösen. Die Gebereinheit weist insbesondere einen in einem Geberzylinder bewegbaren Geberkolben auf, der durch ein Fluid, beispielsweise Hydrauliköl, bewegbar ist. Hierzu ist in einem Nehmerzylinder ein Druck in dem Fluid aufbaubar, der über die Hydraulikleitung die Bewegung des Geberkolbens in dem Geberzylinder bewirkt. Um eine übermäßige Geschwindigkeit der Kraftübertragung zu begrenzen, ist in der Hydraulikleitung ein Momentenbegrenzer zwischen der Gebereinheit und der Nehmereinheit angeordnet, sodass die Geschwindigkeit der Übertragung gedrosselt ist.
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Der Momentenbegrenzer weist ein Gehäuse mit einem Ventilraum auf, wobei das Gehäuse im Wesentlichen rotationssymmetrisch ausgebildet und/oder durch ein Fluid durchströmbar ist. Der Ventilraum des Gehäuses wird, insbesondere in einer Längsrichtung, durch einen (mechanischen) Anschlag, beispielsweise nach Art einer Durchmesserstufe im Gehäuse, und einen in das Gehäuse eingepressten Einpressstopfen begrenzt. In dem Ventilraum ist ein Blendenkörper mit einer Blendenbohrung und zumindest einer Nebenbohrung zwischen dem Anschlag und dem Einpressstopfen bewegbar. Die Blendenbohrung ist bevorzugt in einem zentralem Bereich einer Stirnseite und/oder die zumindest eine Nebenbohrung an einem Umfang der Stirnseite des Blendenkörpers angeordnet. Der Blendenkörper kann insbesondere gegen den Anschlag, beispielsweise durch eine Feder, vorgespannt sein. Der Einpressstopfen weist zumindest eine Dichtlippe auf, die mit der Stirnseite des Blendenkörpers einen Dichtsitz bildet, wenn der Blendenkörper den Einpressstopfen kontaktiert. Bei der zumindest einen Dichtlippe handelt es sich insbesondere um einen ringförmigen Vorsprung des Einpressstopfens, der sich insbesondere in die Längsrichtung erstreckt. Die zumindest eine Dichtlippe verhindert einen Leckagedurchfluss des Fluids an dem Dichtsitz, sodass der Momentenbegrenzer eine geringe Streuung für die Durchflusswerte über verschiedene Fertigungschargen aufweist.
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Zudem ist es vorteilhaft, wenn der Einpressstopfen zumindest teilweise aus Ethylen-Propylen-Dien besteht. Dabei ist insbesondere (nur) die zumindest eine Dichtlippe aus Ethylen-Propylen-Dien (EPDM) ausgestaltet. Alternativ kann der Einpressstopfen jedoch auch vollständig aus Ethylen-Propylen-Dien (EPDM) bestehen. Hierdurch kann in vorteilhafter Weise verhindert werden, dass das Gehäuse reißt, weil der Einpressstopfen elastisch verformbar ist und somit Temperaturdehnungen des Gehäuses ausgleichen kann. Damit entstehen im Gehäuse keine kritischen Dehnungen. Gleichzeitig dichtet der Einpressstopfen zum Gehäuse und/oder zum Blendenkörper gut gegen Leckagedurchflüsse ab.
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Ebenfalls vorteilhaft ist es, wenn das Gehäuse zumindest teilweise aus Polyphthalamide besteht. Die Verwendung von Polyphthalamide (PPA) führt zu einer hohen Temperaturbeständigkeit des Gehäuses.
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Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn der Einpressstopfen in das Gehäuse eingepresst ist.
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Des Weiteren ist es vorteilhaft, wenn der Einpressstopfen elastisch verformbar ist, sodass Temperaturdehnungen des Gehäuses ausgleichbar sind.
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Ebenfalls vorteilhaft ist es, wenn der Blendenkörper beim Durchströmen des Gehäuses mit einem Fluid in eine erste Strömungsrichtung den Anschlag kontaktiert. Bei der ersten Strömungsrichtung des Fluids handelt es sich insbesondere um eine Strömungsrichtung des Fluids zu der Nehmereinheit des Betätigungssystems.
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Zudem ist es vorteilhaft, wenn der Blendenkörper beim Durchströmen des Gehäuses mit einem Fluid in eine zweite Strömungsrichtung den Einpressstopfen kontaktiert. Bei der zweiten Strömungsrichtung handelt es sich insbesondere um eine Strömungsrichtung des Fluids zu der Gebereinheit des Betätigungssystems.
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Ebenfalls vorteilhaft ist es, wenn beim Durchströmen des Gehäuses mit einem Fluid in einer ersten Strömungsrichtung die Blendenbohrung und die zumindest eine Nebenbohrung des Blendenkörpers geöffnet sind. Die Querschnitte der Blendenbohrung und der zumindest einen Nebenbohrung sind in Summe größer als ein Querschnitt einer Längsbohrung des Gehäuses.
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Ferner ist es vorteilhaft, wenn beim Durchströmen des Gehäuses mit einem Fluid in einer zweiten Strömungsrichtung die Blendenbohrung des Blendenkörpers geöffnet und die zumindest eine Nebenbohrung des Blendenkörpers geschlossen ist. Das Schließen der zumindest einen Nebenbohrung erfolgt insbesondere durch die Kontaktierung des Einpressstopfens mit dem Blendenkörper. Hierdurch wird ein Durchströmen der zumindest einen Nebenbohrung des Blendenkörpers insbesondere durch die zumindest eine Dichtlippe des Einpressstopfens verhindert.
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Einem weiteren Aspekt der Erfindung folgend wird auch ein Betätigungssystem für eine Reibkupplung angegeben, das eine Gebereinheit und eine Nehmereinheit aufweist, wobei in einer Hydraulikleitung zwischen der Gebereinheit und der Nehmereinheit ein erfindungsgemäßer Momentenbegrenzer angeordnet ist. Bezüglich weiterer Einzelheiten des Betätigungssystems wird auf die Beschreibung des erfindungsgemäßen Momentenbegrenzers verwiesen.
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Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Figuren eine besonders bevorzugte Variante der Erfindung zeigen, diese jedoch nicht darauf beschränkt ist. Dabei sind gleiche Bauteile in den Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen. Es zeigen schematisch:
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1: einen Momentenbegrenzer; und
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2: ein Betätigungssystem.
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Die 1 zeigt einen Momentenbegrenzer 1 in einem Längsschnitt. Der Momentenbegrenzer weist ein im Wesentlichen rotationssymmetrisches Gehäuse 4 mit einer Mittelachse 19 auf. In dem Gehäuse 4 befindet sich ein Ventilraum 5, der in einer Längsrichtung parallel zu der Mittelachse 19 durch einen Anschlag 9 und einen Einpressstopfen 10 begrenzt wird. Der Einpressstopfen 10 ist in das Gehäuse eingepresst und besteht aus Ethylen-Propylen-Dien (EPDM). In dem Ventilraum 5 ist ein Blendenkörper 6 zwischen dem Anschlag 9 und dem Einpressstopfen 10 in der Längsrichtung bewegbar angeordnet. Der Blendenkörper 6 weist eine Blendenbohrung 7 und eine Mehrzahl von Nebenbohrungen 8 auf. Die Blendenbohrung 7 ist zentral in dem Blendenkörper 6 ausgebildet und weist eine Querschnittsfläche auf, die geringer ist als eine Querschnittsfläche einer Längsbohrung 20 des Momentenbegrenzers 1. Die Summe der Querschnittsflächen der Blendenbohrung 7 und der Mehrzahl von Nebenbohrungen 8 ist jedoch größer als die Querschnittsfläche der Längsbohrung 20. Der Blendenkörper 6 wird beim Durchströmen des Gehäuses 4 mit einem Fluid gegen den Anschlag 9 gepresst, wobei in dieser Stellung des Blendenkörpers 6 die Blendenbohrung 7 und die Mehrzahl der Nebenbohrungen 8 geöffnet sind. Wird das Gehäuse 4 durch das Fluid in einer zweiten Strömungsrichtung 15 durchströmt, wird der Blendenkörper 6 gegen den Einpressstopfen 10 gepresst. Dabei kommt eine Dichtlippe 11 des Einpressstopfens mit einer Stirnseite 12 des Blendenkörpers 6 in Kontakt, sodass ein senkrecht zur Mittelachse 19 ausgerichteter Dichtsitz 13 ausgebildet wird. In dieser Position des Blendenkörpers 6 ist nur die Blendenbohrung 7 geöffnet.
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Die 2 zeigt ein hydraulisches oder pneumatisches Betätigungssystem 2, bei dem eine Gebereinheit 16 bestehend aus einem Geberzylinder und einem Geberkolben sowie eine Nehmereinheit 17 bestehend aus einem Nehmerzylinder und einem Nehmerkolben über eine Hydraulikleitung 18 (beziehungsweise eine Druckleitung) verbunden sind, wobei dazwischen der Momentenbegrenzer 1 angeordnet ist. Ein Schaltsignal, welches von einem Kupplungspedal 25 auf die Gebereinheit 16 aufgegeben wird, wird in seiner Wirkung beziehungsweise Geschwindigkeit durch den Momentenbegrenzer 1 begrenzt und mittels der Hydraulikleitung 18 auf die Nehmereinheit 17 übertragen, sodass die Nehmereinheit 17 auf eine Tellerfeder 24 einer Reibkupplung 3 wirkt, sodass in diesem Fall ein Reibpaket 23 der Reibkupplung 3 gelöst wird und ein Drehmoment von einer Abtriebswelle 22 um eine Rotationsachse 21 nicht mehr auf eine Getriebewelle 26 mittels der Reibkupplung 3 übertragbar ist.
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Die vorliegende Erfindung zeichnet sich durch eine geringe Streuung der Durchflusswerte über verschiedene Fertigungschargen und eine hohe Dauerhaltbarkeit aus.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Momentenbegrenzer
- 2
- Betätigungssystem
- 3
- Reibkupplung
- 4
- Gehäuse
- 5
- Ventilraum
- 6
- Blendenkörper
- 7
- Blendenbohrung
- 8
- Nebenbohrung
- 9
- Anschlag
- 10
- Einpressstopfen
- 11
- Dichtlippe
- 12
- Stirnseite
- 13
- Dichtsitz
- 14
- erste Strömungsrichtung
- 15
- zweite Strömungsrichtung
- 16
- Gebereinheit
- 17
- Nehmereinheit
- 18
- Hydraulikleitung
- 19
- Mittelachse
- 20
- Längsbohrung
- 21
- Rotationsachse
- 22
- Abtriebswelle
- 23
- Reibpaket
- 24
- Tellerfeder
- 25
- Kupplungspedal
- 26
- Getriebewelle
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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