DE4334551A1 - Hydraulische Betätigungseinrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine hydraulische Be­ tätigungseinrichtung nach dem Oberbegriff des Haupt­ anspruchs.

Derartige hydraulische Betätigungseinrichtungen für Trennkupplungen im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges sind allgemein bekannt. Sie bestehen aus einem Geber­ zylinder, der vom Kupplungspedal beaufschlagbar ist. Von diesem Geberzylinder führt eine Hydraulikleitung zu einem Nehmerzylinder, der wiederum den Ausrückmechanismus die Kupplung betätigt.

Bei extremer Fahrweise können ungewöhnlich hohe Ge­ schwindigkeiten für das Einkuppeln auftreten. In diesen Fällen wird der gesamte Antriebsstrang stark belastet. Alle Teile des Antriebsstranges müssen in ihren Festig­ keiten auf diese selten auftretenden Belastungen ausge­ legt werden.

Die DE-OS 37 36 584 sieht in der Hydraulikleitung zwischen Geber- und Nehmerzylinder ein Drosselventil vor. Das Drosselventil verhindert bei dieser Auslegung ein schnelles Zurückfließen der Hydraulikflüssigkeit vom Nehmerzylinder zum Geberzylinder beim Einkuppeln. Dies bewirkt faktisch eine Geschwindigkeitsverminderung des Einkuppelns. In einer zweckmäßigen Ausführung der Vorver­ öffentlichung ist ein Ventilgehäuse dargestellt, inner­ halb dessen ein Ventilkörper gegen Federkraft ver­ schiebbar gelagert ist. Der Ventilkörper weist eine stets offene Durchgangsbohrung auf. Eine Stirnseite ist dabei als Dichtfläche ausgelegt, die mit einer korrespondieren­ den Dichtfläche des Ventilgehäuses zusammenwirkt. Der Ventilkörper ist des weiteren als rotationssymmetrischer Körper ausgelegt, in dessen Mantelfläche über den Umfang in regelmäßigen Abständen Axialnuten eingearbeitet sind. Im Querschnitt ähnelt der Ventilkörper dadurch einem Stern.

Das Drosselventil nach der Vorveröffentlichung arbeitet in der Weise, daß es im Normalfall einen ungehinderten Durchfluß der Hydraulikflüssigkeit sowohl vom Geber­ zylinder zum Nehmerzylinder als auch umgekehrt zuläßt. Erhöht sich jedoch die Rückflußgeschwindigkeit (vom Nehmerzylinder zum Geberzylinder), beaufschlagt der da­ durch entstehende höhere Flüssigkeitsdruck den Ventil­ körper und schiebt ihn gegen die Dichtflächen. In dieser Lage verschließen die Dichtflächen die Axialnuten und es ist nur noch ein Rückfluß durch die stets offene zentrale Durchflußöffnung möglich. Die Fließgeschwindigkeit wird dadurch stark gedrosselt, mit der Wirkung, daß die Kupplung langsamer schließt.

Die Bauform der Vorveröffentlichung ist relativ auf­ wendig. Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Drossel­ ventil mit einfacheren Mitteln darzustellen.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst mit den kenn­ zeichnenden Mitteln des Hauptanspruchs. Vorteilhafte Aus­ gestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteran­ sprüchen.

Die Erfindung geht von dem Gedanken aus, daß das Drossel­ ventil nicht notwendigerweise beim normalen Betätigen der Kupplung stets ein Ungehinderter Durchfluß der Hydraulik­ flüssigkeit zulassen muß. Vielmehr hat sich gezeigt, daß beim Auskuppeln, also beim Niedertreten des Kupplungs­ pedals, ein gewisser anfänglicher Widerstand ohne weiteres in Kauf genommen werden kann.

Entsprechend dieser Erkenntnis sieht die Erfindung einen Ventilkörper vor, der so von einer Druckfeder beauf­ schlagt ist, daß er gegen eine Dichtfläche anliegt. Wird das Kupplungspedal niedergetreten bzw. der Geberzylinder beaufschlagt, so bewirkt der sich aufbauende Flüssig­ keitsdruck ein Verschieben des Ventilkörpers gegen diese Druckfeder mit der Folge, daß der Ventilkörper den voll­ ständigen Durchflußquerschnitt für den ungehinderten Weiterfluß der Hydraulikflüssigkeit freigibt.

Beim Rückfluß der Hydraulikflüssigkeit vom Nehmerzylinder dagegen drückt neben der Druckfeder auch der Flüssig­ keitsdruck den Ventilkörper gegen seiner Dichtflächen. Es verbleibt als Durchflußöffnung nur die stets offene Durchgangsbohrung, die auch beim normalen Einkuppeln nur einen in der Geschwindigkeit gedrosselten Rückfluß zu­ läßt.

Aufbauend auf diesen Überlegungen läßt sich das Schließ­ organ des Drosselventils im einfachsten Fall als eine Scheibe auslegen, in der die stets offene Durchfluß­ öffnung vorgesehen ist. Eine Seite der Scheibe ist als Dichtfläche ausgebildet, die mit einer entsprechenden Dichtfläche des Ventilgehäuses zusammenwirkt. An der ge­ genüberliegenden Seite der Scheibe drückt die Druckfeder die Scheibe gegen die gehäuseseitige Dichtfläche.

In einer einfachen und zweckmäßigen Ausführungsform hat das Drosselventil ein einstückiges Ventilgehäuse mit einer mehrfach abgestuften Durchgangsbohrung. In einem Bohrungsabschnitt mit mittlerem Durchmesser ist das Schließorgan angeordnet. Dabei ist die Außenkontur des Schließorgans gegenüber der Innenwandung des Bohrungs­ abschnittes so ausgelegt, daß über sie hinweg Hydraulik­ flüssigkeit ungehindert fließen kann. Im einfachsten Fall wird dies dadurch erreicht, daß die Außenabmessungen des Schließorgans kleiner sind als die lichte Weite des Bohrungsabschnittes.

Das Schließorgan ist in diesem Bohrungsabschnitt sicher gehalten. Zum einen stützt es sich flußabwärts, also vom Geberzylinder zum Nehmerzylinder, an einem Stufensprung der abgesetzten Durchgangsbohrung des Ventilgehäuses ab. Zum anderen ist in einer zweckmäßigen Ausführung in dem flußaufwärts liegenden Bohrungsabschnitt mit größerem Durchmesser ein Ringkörper eingesetzt, der mit einer Seite zugleich Anschlag und Dichtfläche für das Schließ­ organ bildet.

Die Druckfeder stützt sich in zweckmäßiger Weise eben­ falls an einem Stufensprung zwischen zwei Bohrungsab­ schnitten einerseits und - wie zuvor erwähnt - am Schließorgan andererseits ab.

In einer zweckmäßigen Ausführung weist das Schließorgan einen axialen becherförmigen Fortsatz auf, innerhalb dem die Druckfeder teilweise gehalten ist. Dadurch ergibt sich eine sichere und definierte Halterung der Druck­ feder. Der Rand dieses becherartigen Fortsatzes kann andererseits als Anschlag mit dem zuvor erwähnten Stufen­ sprung zusammenwirken.

Des weiteren ist es vorteilhaft, die Becherwand mit Durch­ trittsöffnungen für die Hydraulikflüssigkeit zu versehen. Dadurch wird ein ungehinderter Weiterfluß der Hydraulik­ flüssigkeit sichergestellt.

Schließlich kann in weiterer Vereinfachung das Drossel­ ventil integriert in den Geberzylinder oder in den Nehmerzylinder eingebaut sein. Soweit es zweckmäßig ist, kann sowohl der Geberzylinder als auch der Nehmerzylinder ein derartiges Drosselventil aufnehmen.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nach­ folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels mit der dazugehörigen Zeichnung. Es zeigen

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer hydraulischen Kupplungsbetätigung und

Fig. 2 im vergrößerten Maßstab ein Drosselventil entsprechend der in Fig. 1 mit dem Kreis A bezeichneten Einzelheit.

Die in Fig. 1 dargestellte hydraulische Betätigungsein­ richtung ist für eine Trennkupplung im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges bestimmt. Die Trennkupplung selbst ist nicht dargestellt, jedoch führt zu deren Ausrück­ mechanismus eine Kolbenstange 1a eines Nehmerzylinders 1. Die Kolbenstange 1a selbst führt innerhalb des Nehmer­ zylinders 1 zu einem verschiebbaren Kolben 2. Fährt der Kolben 2 bzw. die Kolbenstange 1a in der Zeichnungsebene nach rechts, so wird die Kupplung geöffnet, das heißt die Antriebseinheit wird vom nachfolgenden Schaltgetriebe ge­ trennt.

Neben dem Nehmerzylinder 1 zeigt die Fig. 1 einen Geber­ zylinder 3 mit einer Kolbenstange 3a, die mit einem Kupp­ lungspedal 4 verbunden ist. Andererseits weist die Kol­ benstange 3a an ihrem anderen Ende wiederum einen in dem Geberzylinder 3 verschiebbaren Kolben 5 auf. Durch Niederdrücken des Kupplungspedals 4 bewegt sich der Kolben 5 mit der Kolbenstange 3a in der Zeichnungsebene nach links.

Der Geberzylinder 3 ist mit dem Nehmerzylinder 1 über eine Hydraulikleitung 6 verbunden. In die Hy­ draulikleitung 6 ist ein Drosselventil 7 eingesetzt, das in Fig. 2 in seinen Einzelheiten und im vergrößertem Maßstab dargestellt ist.

Das Drosselventil 7 nach Fig. 2 besteht aus einem ein­ stückigen Ventilgehäuse 8 mit einer mehrfach abgestuften Durchgangsbohrung 9. Dabei ist die Durchgangsbohrung 9 in der Weise abgestuft, daß die Durchmesser der einzelnen Bohrungsabschnitte immer kleiner werden. Ein Bohrungsab­ schnitt 9a mit dem größten Durchmesser ist dem in Fig. 1 dargestellten Geberzylinder 3 zugeordnet. Daran schließt sich flußabwärts ein Bohrungsabschnitt 9b mit mittlerem Durchmesser an. Flußabwärts ist die Flußrichtung der Hydraulikflüssigkeit vom Geberzylinder zum Nehmerzylinder bezeichnet. In Fig. 2 wird dies mit den Pfeilen 10 und 11 symbolisiert.

An den Bohrungsabschnitt 9b schließt sich wiederum ein Bohrungsabschnitt 9c mit weiter verringertem Durchmesser an. Schließlich geht die Durchgangsbohrung 9 in einen Bohrungsabschnitt 9d mit geringstem Durchmesser über. In dem Bohrungsabschnitt 9a ist ein Innengewinde und im Be­ reich des Bohrungsabschnittes 9d ein Außengewinde einge­ schnitten. Über diese Gewinde lassen sich die Leitungs­ abschnitte der Hydraulikleitung 6 anschließen.

Im Bohrungsabschnitt 9b sitzt ein Schließorgan 12 ver­ schiebbar gegen die Kraft einer Druckfeder 13. Die Druck­ feder 13 stützt sich einmal am Stufensprung zwischen den Bohrungsabschnitten 9c und 9d ab. Mit ihrem anderen Ende drückt sie das Schließorgan 12 gegen einen Ringkörper 14, der in den Bohrungsabschnitt 9a eingepreßt ist. Das Schließorgan 12 bildet an seiner dem Ringkörper 14 zuge­ wandten Seite eine Dichtfläche aus. In gleicher Weise ist am Ringkörper 14 eine Dichtfläche vorgesehen. Desweiteren weist das Schließorgan 12 eine zentrale Durchflußöffnung 12a sowie einen becherförmigen axialen Fortsatz 12b auf. Innerhalb des becherförmigen Fortsatzes 12b ist teilweise die Druckfeder 13 angeordnet und damit gehalten. Der übrige Teil der Druckfeder 13 ist im Bohrungsabschnitt 9c geführt.

Die Durchflußöffnung 12a erlaubt in jeder Stellung des Schließorgans 12 einen Durchfluß der Hydraulikflüssigkeit und zwar sowohl von der einen als auch der anderen Richtung.

Solange die Druckfeder 13 das Schließorgan 12 gegen den Ringkörper 14 preßt, ist lediglich der Durchfluß durch die Durchflußöffnung 12a möglich. Bewegt sich das Schließorgan 12 vom Ringkörper 14 weg, kann Hydraulik­ flüssigkeit auch um das Schließorgan 12 herum fließen. Hierzu müssen im Verschiebebereich des Schließorgans 12 Durchtrittsöffnungen vorgesehen sein. Im einfachsten Fall kann dies - wie in Fig. 2 deutlich erkennbar - durch die Dimensionierung der Außenabmessungen des Schließorgans 12 gegenüber dem Innendurchmesser des Bohrungsabschnitts 9b erfolgen. Im gezeichneten Fall ist der Durchmesser des Schließorgans 12 wesentlich geringer als der Innendurch­ messer des Bohrungsabschnitts 9b, so daß sich beim Verlagern des Schließorgans 12 ein Durchflußspalt einstellt. Das Schließorgan 12 kann sich flußabwärts verlagern, bis der Rand des becherartigen Fortsatzes 12b gegen den Stufensprung zwischen dem Bohrungsabschnitt 9b und 9c stößt.

Das Drosselventil nach Fig. 2 arbeitet wie folgt. Beim Niedertreten des Kupplungspedals 4 nach Fig. 1, das heißt bei einem Verschieben des Kolbens 5 in der Zeichnungsebene nach rechts, baut sich in der Hy­ draulikleitung 6 vor dem Drosselventil 7 ein Druck auf, der ein Zurückschieben des Schließorgans 12 gegen die Kraft der Druckfeder 13 bewirkt. Die Druckfeder 13 ist entsprechend schwach ausgelegt, so daß für den Fahrer beim Niedertreten der Kupplung der Federwiderstand nicht nennenswert spürbar ist. Durch das sich zurückverlagernde Schließorgan 12 strömt Hydraulikflüssigkeit außer durch die Durchgangsöffnung 12a auch um das Schließorgan 12 herum in Richtung zum Nehmerzylinder 1 (Pfeil 11). Dabei ist der gesamte Durchflußquerschnitt so gewählt, daß ein ungehindertes Fließen der Hydraulikflüssigkeit gewähr­ leistet ist.

Nach Beendigung des Niedertretens des Kupplungspedals schließt das Schließorgan 12, bedingt durch die Feder 13, sofort, das heißt, das Schließorgan legt sich wieder gegen die Dichtfläche des Ringkörpers 14 an.

Beim Schließen der Kupplung, also wenn der Fahrer das Kupplungspedal 4 wieder losläßt, drücken die ebenfalls federbelasteten Teile der Kupplung auf die Kolbenstange 1a des Nehmerzylinders 1. Der Kolben 2 wird nach links bewegt und der sich aufbauende Druck in der Hy­ draulikleitung 6 drückt das Schließorgan 12 noch stärker gegen die Dichtfläche des Ringkörpers 14. In dieser Stellung ist nur noch der Durchfluß durch die Durchfluß­ öffnung 12a des Schließorgans 12 möglich. Die Folge ist eine verminderte Rückflußgeschwindigkeit und damit ein langsameres Schließen der Kupplung. Belastungsspitzen im Antriebsstrang werden somit weitgehend unterbunden.

Claims (9)

1. Hydraulische Betätigungsvorrichtung für eine Trenn­ kupplung im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges, mit einem dem Kupplungspedal zugeordneten Geber­ zylinder und einem die Trennkupplung beauf­ schlagenden Nehmerzylinder, wobei der Geberzylinder und der Nehmerzylinder über eine Hydraulikleitung miteinander verbunden sind, in der ein Drosselventil vorgesehen ist, das wenigstens den Rückfluß der Hydraulikflüssigkeit vom Nehmerzylinder zum Geber­ zylinder drosselt und in dessen Ventilgehäuse ein durch die Hydraulikflüssigkeit gegen Federkraft be­ tätigbarer und mit einer stets offenen Durchfluß­ bohrung versehener Ventilkörper verschiebbar ge­ halten ist, der im beaufschlagten Zustand den Durchflußquerschnitt für die Hydraulikflüssigkeit vergrößert, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventil­ körper ein scheibenförmiges, mit der stets offenen Durchflußbohrung versehenes Schließorgan (12) auf­ weist, das mit einer als Dichtfläche ausgebildeten Stirnseite gegen eine entsprechende Dichtfläche des Ventilgehäuses (8) durch eine gegen den Fluß der Hydraulikflüssigkeit vom Geberzylinder (3) zum Nehmerzylinder (1) wirkende Druckfeder anliegt.

2. Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Ventilgehäuse (8) eine mehr­ fach abgestufte Durchgangsbohrung (9, 9a, 9b, 9c, 9d) aufweist, bei der in einem Bohrungsabschnitt (9b) mit mittlerem Durchmesser das Schließorgan (12) angeordnet ist, wobei die Außenkontur des Schließ­ organs (12) gegenüber der Innenwand des Bohrungs­ abschnitts (9b) so gestaltet ist, daß ein unge­ hinderter Durchfluß der Hydraulikflüssigkeit gewähr­ leistet ist.

3. Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Außenumfang des Schließorgans (12) kleiner ist als die lichte Weite des Bohrungs­ abschnitts (9b).

4. Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, da­ durch gekennzeichnet, daß die Außenabmessungen des Schließorgans (12) größer sind als der Durchmesser des ihn in Flußrichtung vom Geberzylinder (3) zum Nehmerzylinder (1) folgenden Bohrungsabschnitt (9c) und daß in dem vor dem Schließorgan (12) befind­ lichen Bohrungsabschnitt (9a) mit größerem Durch­ messer ein als Anschlag für das Schließorgan (12) dienender Ringkörper (14) eingesetzt ist.

5. Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Ringkörper (14) die mit der Dichtfläche des Schließorgans (12) zusammen­ arbeitende zweite Dichtfläche aufweist.

6. Betätigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Druckfeder (13) zwischen dem Schließorgan (12) und einer fluß­ abwärts (vom Geberzylinder zum Nehmerzylinder) durch einen Stufensprung der abgesetzten Bohrung (9) des Ventilgehäuses (8) gebildete Stützfläche eingespannt ist, in der Weise, daß die Druckfeder (13) das Schließorgan (12) mit seiner Dichtfläche gegen die gehäuseseitige Dichtfläche drückt.

7. Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Schließorgan (12) einen axialen, becherförmigen Fortsatz (12b) aufweist, innerhalb dessen die Druckfeder (13) teilweise ange­ ordnet ist.

8. Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der becherförmige Fortsatz (12b) Durchtrittsöffnungen für die Hydraulikflüssigkeit vorsieht.

9. Betätigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Drosselventil im Geber- und/oder Nehmerzylinder angeordnet ist.