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Die Erfindung bezieht sich auf ein Drosselventil zur Anordnung zwischen einem Geberzylinder und einem Nehmerzylinder einer hydraulischen Kupplungsbetätigungseinrichtung.
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Aus der
DE 43 34 551 C2 ist eine hydraulische Kupplungsbetätigungseinrichtung bekannt, mit einem Drosselventil, welches in einer Leitung zwischen einem Geberzylinder und einem Nehmerzylinder angeordnet ist. Das Drosselventil sieht ein Schließorgan vor, das mit einer Druckfeder gegen eine ventilgehäuseseitige Dichtfläche gedrückt wird. Beim Öffnen der Kupplung wird das Schließorgan von der Dichtfläche abgehoben und ein ungehinderter Durchfluss des Fluids ist gewährleistet. Beim Rückfluss des Fluids vom Nehmerzylinder zum Geberzylinder erlaubt das Schließorgan den Durchfluss lediglich durch eine kleine Durchflussöffnung mit der Folge eines gedrosselten Rückflusses.
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Eine einer Ausführungsform der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, ein Drosselventil für eine hydraulische Kupplungsbetätigungseinrichtung bereitzustellen, welches selbständig bei erhöhten Rückflussvolumenströmen die Drosselwirkung erhöht.
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Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind jeweils Gegenstand der Unteransprüche. Diese können in technologisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden, wodurch sich zum Teil Wirkungen einstellen können, die über die Summe der Einzelwirkungen hinausgehen. Die Beschreibung, insbesondere im Zusammenhang mit der Zeichnung, charakterisiert und spezifiziert die Erfindung zusätzlich.
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Vorgesehen ist demgemäß ein Drosselventil zur Anordnung zwischen einem Geberzylinder und einem Nehmerzylinder einer hydraulischen Kupplungsbetätigungseinrichtung, aufweisend einen Ventilsitz und einen axialbeweglichen Schieber, welcher über ein Federelement entgegen einer Rückflussströmungsrichtung, in der ein Fluid von dem Nehmerzylinder in den Geberzylinder fließt, vorgespannt ist.
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Das Drosselventil ist in der hydraulischen Leitung zwischen einem pedalseitigem Nehmerzylinder und einem kupplungsseitigen Geberzylinder angeordnet. Es wird beim Schließen der Kupplung durch Loslassen des Kupplungspedals in der Rückflussströmungsrichtung von einem Fluid durchströmt. Mit zunehmendem Rückflussvolumenstrom wird der Schieber stärker entgegen einer von dem Federelement aufgebauten Kraft gegen den Ventilsitz gedrückt, so dass das Drosselventil für den Durchfluss einen erhöhten Widerstand darstellt. Dadurch wird ein Drosselventil zur Verfügung gestellt, bei dem der Schieber bei steigendem Rückflussvolumenstrom eine zunehmende Drosselung des Rückflussvolumenstroms bewirkt. Dadurch kann erreicht werden, dass die Kupplung nicht ruckartig schließen kann, wenn der Fahrer das Kupplungspedal zu schnell loslässt. Bei einer normalen Kupplungsbetätigung, die durchaus auch rasch erfolgen kann, um ein sportliches Anfahren zu ermöglichen, ist das Drosselventil für den Rückfluss des Fluids weit geöffnet, so dass dem Rückfluss einen geringen hydraulischen Widerstand entgegensetzt.
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In einer ersten Ausgestaltung weist der Ventilsitz eine korrespondierend zu einer Außenfläche des Schiebers ausgebildete Innenfläche auf.
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Der Rückflussvolumenstrom wird demnach durch einen zwischen dem Ventilsitz und dem Schieber verbleibenden Freiraum gedrückt und dabei unter Vermeidung von scharfkantigen Übergängen über die Innenfläche bzw. den Schieber gedrosselt.
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In einer weiteren Ausgestaltung sind der Schieber und der Ventilsitz rotationssymmetrisch ausgebildet.
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Die rotationssymmetrische Ausbildung ermöglicht eine einfache Fertigung des Schiebers und des Ventilsitzes mit entsprechend einfach einzuhaltenden Toleranzen.
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In einer weiteren Ausgestaltung sind die Innenfläche und die Außenfläche kegelstumpfförmig ausgebildet.
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Durch die Wahl eines Kegelwinkels, mit welchem der Schieber bzw. der Ventilsitz zulaufen, sowie eines Kegeldurchmessers kann das Drosselventil entsprechend den jeweiligen Anforderungen parametriert werden.
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Entsprechend einer weiteren Ausgestaltung ist das Federelement durch eine Spiralfeder gebildet.
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Durch die Verwendung einer Spiralfeder kann eine gleichmäßige Rückstellkraft erzeugt werden. Zudem kann eine Spiralfeder leicht von dem hydraulischen Fluid umspült werden. Spiralfedern weisen eine Federkonstante auf. Über die Federkonstante der Spiralfeder kann die Drosselwirkung des Drosselventils in beide Richtungen beeinflusst werden, also erhöht bzw. verringert werden.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist der Schieber auf einem Führungsbolzen verschiebbar gelagert.
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Der Führungsbolzen führt und zentriert den Schieber relativ zu dem Ventilsitz und sorgt dafür, dass der Schieber passgenau in den Ventilsitz eingeführt werden kann.
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Entsprechend einer weiteren Ausführung ist der Führungsbolzen über ein erstes Endstück und ein zweites Endstück koaxial zu dem Ventilsitz gehalten.
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Nachfolgend werden einige Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
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1: schematisch ein Kupplungspedal mit einem Geberzylinder, welcher über eine Leitung fluidleitend mit einem Nehmerzylinder verbunden ist,
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2: schematisch ein Drosselventil zur Anbindung zwischen dem Geberzylinder und dem Nehmerzylinder,
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3: schematisch das Drosselventil mit einem axial ausgelenkten Schieber, und
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4: schematisch eine rückwärtige Ansicht auf ein Drosselventil.
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In den Figuren sind gleiche oder funktional gleichwirkende Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt schematisch eine hydraulische Kupplungsbetätigungseinrichtung 1 zur Übertragung einer Betätigungskraft und einer Betätigungsbewegung von einem Kupplungspedal 2 an eine nicht dargestellte Kupplung. Die Kupplung ist dazu ausgestaltet, eine nicht dargestellte Motorausgangswelle kraftübertragend mit einer ebenfalls nicht dargestellten Getriebeeingangswelle zu verbinden.
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An dem Kupplungspedal 2 ist hierfür ein Geberzylinder 3 angeordnet. In dem Geberzylinder 3 ist ein Geberkolben 4 angeordnet, der bei einer Schwenkbewegung des Kupplungspedals 2 verschoben wird, wodurch ein in dem Geberzylinder 3 befindliches Fluid (beispielsweise Bremsflüssigkeit oder Hydrauliköl) mit einem Druck beaufschlagt und dadurch verdrängt wird. Über eine Leitung 5 ist der Geberzylinder 3 fluidleitend mit einem ersten Ende 6 eines Drosselventils 7 verbunden. Ein zweites Ende 8 des Drosselventils 7 ist über eine weitere Leitung 5 fluidleitend mit einem Nehmerzylinder 9 verbunden. Der Nehmerzylinder 9 betätigt die Kupplung. In dem Nehmerzylinder 9 befindet sich ein Nehmerkolben 22, der bei einer Betätigung des Geberzylinders 3 bewegt wird.
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Wird das Kupplungspedal 2 durchgetreten, öffnet sich üblicherweise die Kupplung. Wenn das Kupplungspedal 2 losgelassen wird, schließt die Kupplung dementsprechend. Das Schließen der Kupplung sollte nicht ruckartig erfolgen, da hierdurch kurzzeitig hohe Drehmomente durch einen Antriebsstrang geleitet werden. Das Drosselventil 7 ist dazu ausgebildet, einen Rückflussvolumenstrom QR von dem Geberzylinder 9 in den Nehmerzylinder 3 zu begrenzen.
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Hierzu ist in dem Drosselventil 7 ein Schieber 10 vorgesehen, der sich mit zunehmendem Rückflussvolumenstrom QR in einer Rückflussströmungsrichtung R einem Ventilsitz 11 angenähert und dadurch einen zwischen dem Ventilsitz 11 und dem Schieber 10 befindlichen Freiraum 12 verkleinert. Der Rückflussvolumenstrom QR baut einen Druck p1 auf, dem eine Spiralfeder 15 entgegenwirkt. In 2 befindet sich der Schieber 10 in einer Ausgangslage, in welcher kein bzw. nur ein geringer Rückflussvolumenstrom QR auf den Schieber 10 wirkt.
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In 3 ist der Schieber 10 in einer in Richtung des Rückflussvolumenstroms QR ausgelenkten Lage dargestellt. Es verbleibt für den Durchfluss des Fluids ein verringerter Freiraum 12'.
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Der Schieber 10 weist eine Außenfläche 13 auf, die korrespondierend zu einer Innenfläche 14 in dem Ventilsitz 11 geformt ist. Die Außenfläche 13 und die Innenfläche 14 sind rotationssymmetrisch ausgebildet. Beispielsweise können die Außenfläche und die Innenfläche 14 kegelstumpfförmig geformt sein. Von einer kegelstumpfförmigen Form kann ggf. abgewichen werden, um das die Drosselwirkung zu beeinflussen. Beispielsweise können die Außenfläche 13 und die Innenfläche 14 auch entsprechend einem Abschnitt eines Ellipsoids geformt sein.
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Das Drosselventil 1 weist ein Ventilgehäuse 16 auf, an dem nicht dargestellte Anschlüsse zur fluiddichten Anbindung an die Leitungen 5 bzw. 5' vorgesehen sind. In dem Ventilgehäuse 16 ist der Ventilsitz 11 ausgebildet. An einem ersten durchströmbaren Endstück 17 und einem zweiten durchströmbaren Endstück 18 ist ein Führungsbolzen 19 koaxial zu dem Gehäuse 16 gehalten. Auf dem Führungsbolzen 19 sind die Spiralfeder 15 und der Schieber 10 axialbeweglich angeordnet. Die Spiralfeder 15 wirkt zwischen dem zweiten Endstück 18 und dem Schieber 10. In dem in 1 dargestellten Zustand, in welchem der Schieber 10 nicht gegen die Spiralfeder 15 verschoben ist, steht die Spiralfeder 15 unter einer Vorspannung. Dadurch wird der Schieber 10 mit einer Vorspannkraft Fv gegen das erste Endstück 17 gedrückt, wie in 2 dargestellt. Der durch den Rückflussvolumenstrom QR aufgebaute Druck p1 wirkt auf eine dem ersten Ende 7 zugewandte Stirnfläche 20 und damit gegen die Vorspannung der Spiralfeder 15. Bei Überwinden der Vorspannkraft Fv bewegt sich der Schieber 10 in Richtung des zweiten Endstücks 18 zu und komprimiert die Spiralfeder 15, wodurch diese entsprechend ihrer Federkonstante c eine linear mit einem Verschiebeweg w steigende Gegenkraft Fc aufbaut, wie in 2 dargestellt.
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4 zeigt eine rückwärtige Ansicht auf das Drosselventil 7. Man erkennt, dass das erste Endstück 17 Aussparungen 21 aufweist, durch welche das Fluid ungehindert strömen kann. Das zweite Endstück (in 4 nicht dargestellt) weist analog dazu ebenfalls Aussparungen auf, so dass es ungehindert durchströmbar ist.
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Gleichwohl in der vorangegangenen Beschreibung einige mögliche Ausführungen der Erfindung offenbart wurden, versteht es sich, dass zahlreiche weitere Varianten von Ausführungen durch Kombinationsmöglichkeiten aller genannten und ferner aller dem Fachmann naheliegenden technischen Merkmale und Ausführungsformen existieren. Es versteht sich ferner, dass die Ausführungsbeispiele lediglich als Beispiele zu verstehen sind, die den Schutzbereich, die Anwendbarkeit und die Konfiguration in keiner Weise beschränken. Vielmehr möchte die vorangegangene Beschreibung dem Fachmann einen geeigneten Weg aufzeigen, um zumindest eine beispielhafte Ausführungsform zu realisieren. Es versteht sich, dass bei einer beispielhaften Ausführungsform zahlreiche Änderungen bezüglich Funktion und Anordnung der Elemente vorgenommen werden können, ohne den in den Ansprüchen offenbarten Schutzbereich und dessen Äquivalente zu verlassen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kupplungsbetätigungseinrichtung
- 2
- Kupplungspedal
- 3
- Geberzylinder
- 4
- Geberkolben
- 5
- Leitung
- 5'
- Leitung
- 6
- erstes Ende
- 7
- Drosselventil
- 8
- zweites Ende
- 9
- Nehmerzylinder
- 10
- Schieber
- 11
- Ventilsitz
- 12
- Freiraum
- 12'
- verkleinerter Freiraum
- 13
- Außenfläche
- 14
- Innenfläche
- 15
- Spiralfeder
- 16
- Ventilgehäuse
- 17
- erstes Endstück
- 18
- zweites Endstück
- 19
- Führungsbolzen
- 20
- Stirnfläche
- 21
- Aussparung
- 22
- Nehmerkolben
- R
- Rückflussströmungsrichtung
- QR
- Rückflussvolumenstrom
- w
- Verschiebeweg
- Fc
- Federkraft
- Fv
- Vorspannkraft
- R
- Rückflussströmungsrichtung
- QR
- Rückflussvolumenstrom
- C
- Federkonstante
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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