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Die Erfindung bezieht sich auf eine Betätigungsvorrichtung für eine Fahrzeugkupplung, insbesondere eine Trennkupplung eines Fahrzeugantriebsstrangs zum lösbaren Verbinden eines mehrstufigen Fahrzeuggetriebes mit einem Fahrzeugantriebsmotor. Die Betätigungsvorrichtung verfügt über einen Druckwandler, welcher einen pneumatischen Druck in einen hydraulischen Druck eines Hydraulikfluids umwandelt. Die Betätigungsvorrichtung verfügt des Weiteren über einen hydraulischen Betätigungszylinder, mittels dessen die Fahrzeugkupplung betätigbar ist und der mit dem Druckwandler hydraulisch verbunden ist, um von dem Druckwandler mit Hydraulikfluid versorgt zu werden und dabei die Fahrzeugkupplung zu betätigen. Die Betätigungsvorrichtung weist zudem eine Ventilvorrichtung zum Einstellen einer von dem Druckwandler an den Betätigungszylinder abgegebenen Hydraulikmenge und/oder eines von dem Druckwandler an den Betätigungszylinder abgegebenen Hydraulikdrucks auf. Die Ventilvorrichtung dient des Weiteren zum Einstellen eines von dem Betätigungszylinder abfließenden Hydraulikfluiddrucks und/oder einer Hydraulikfluidmenge. Die Erfindung bezieht sich des Weiteren auf eine Fahrzeugkupplungsvorrichtung mit einer derartigen Betätigungsvorrichtung.
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Eine derartige Betätigungsvorrichtung bzw. eine derartige Fahrzeugkupplungsvorrichtung ist der
DE 30 04 067 A1 entnehmbar. Die dort eingesetzte Ventilvorrichtung weist ein einziges 3/2-Wegeventil auf.
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Aus der
DE 10 2010 063 487 A1 ist eine Vorrichtung zur Betätigung eines hydraulischen Arbeitszylinders in einem Fahrzeug zu entnehmen.
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Die
DE 10 2007 044 431 A1 zeigt eine elektrohydraulische Steuerungsvorrichtung mit einer Druckversorgungseinrichtung.
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Aufgabe der Erfindung ist es, das von der Kupplung übertragene Drehmoment genauer zu dosieren.
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Diese Aufgabe wird durch eine Betätigungsvorrichtung und eine Fahrzeugkupplungsvorrichtung mit den jeweiligen Merkmalen der Hauptansprüche gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen hiervon sind den jeweiligen Unteransprüchen entnehmbar.
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Demgemäß wird eine Betätigungsvorrichtung für eine Fahrzeugkupplung vorgeschlagen. Bei der Fahrzeugkupplung handelt es sich insbesondere um eine Trennkupplung eines Fahrzeugantriebsstrangs zum lösbaren Verbinden eines mehrstufigen Fahrzeuggetriebes mit einem Fahrzeugantriebsmotor. Die Betätigungsvorrichtung weist einen Druckwandler auf, welcher einen pneumatischen Druck eines Pneumatikfluids in einen hydraulischen Druck eines Hydraulikfluids (Hydraulikfluiddruck) umwandelt. Die Betätigungsvorrichtung weist des Weiteren einen hydraulischen Betätigungszylinder auf, mittels dessen die Fahrzeugkupplung betätigbar ist und der mit dem Druckwandler hydraulisch verbunden ist, um von dem Druckwandler mit Hydraulikfluid versorgt zu werden und dabei die Fahrzeugkupplung zu betätigen.
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Die Betätigungsvorrichtung weist zudem eine Ventilvorrichtung auf, zum Einstellen einer von dem Druckwandler an den Betätigungszylinder abgegebenen Hydraulikfluidmenge und/oder zum Einstellen eines von dem Druckwandler an den Betätigungszylinder abgegeben Hydraulikfluiddrucks. Die Ventilvorrichtung dient zudem zum Einstellen eines von dem Betätigungszylinder abfließenden Hydraulikfluiddrucks und/oder zum Einstellen einer von dem Betätigungszylinder abfließenden Hydraulikfluidmenge.
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Dabei verfügt die Ventilvorrichtung über ein erstes Ventil zu dem Einstellen der von dem Druckwandler an den Betätigungszylinder abgegebenen Hydraulikfluidmenge oder des Hydraulikfluiddrucks. Des Weiteren verfügt die Ventilvorrichtung über ein zweites Ventil zum Einstellen des von dem Betätigungszylinder abfließenden Hydraulikdrucks oder der Hydraulikfluidmenge.
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Demgemäß sind nun zumindest zwei Ventile vorgesehen, wobei das erste Ventil die an den Betätigungszylinder herangeführte Fluidmenge oder den Fluiddruck einstellt und das zweite Ventil den von dem Betätigungszylinder abgeführten Fluiddruck oder die Fluidmenge einstellt. Hierdurch kann die an den Betätigungszylinder ausgegebene und davon weggeführte Hydraulikfluidmenge bzw. der jeweilige Hydraulikfluiddruck feiner reguliert werden und dementsprechend das von der Fahrzeugkupplung übertragene Drehmoment feiner dosiert werden. Die beiden Ventile können insbesondere als Einzelventile ausgeführt sein. Somit verfügt jedes der Ventile über eine eigene Aktorik zu dessen Betätigung. Der Begriff „Kupplung“ kann hierbei auch eine entsprechend ausgeführte Bremse umfassen.
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Es kann vorgesehen sein, dass die Ventilvorrichtung ausschließlich über das erste und das zweite Ventil verfügt. Dementsprechend sind dann keine weiteren Ventile zur Zuführung oder Abführung von Hydraulikfluid zu dem Betätigungszylinder oder von dem Betätigungszylinder weg vorgesehen.
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In einer Weiterbildung sind das erste und/oder das zweite Ventil als Wegeventil ausgeführt. Insbesondere handelt es sich hierbei jeweils um ein 2/2-Wegeventil. Derartige Wegeventile sind kostengünstig.
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In einer Weiterbildung sind das erste und das zweite Ventil einerseits jeweils direkt mit dem Betätigungszylinder verbunden und andererseits sind das erste und das zweite Ventil jeweils direkt mit einem Rückschlagventil verbunden. Die Rückschlagventile sind dabei jeweils direkt mit dem Druckwandler verbunden. Dabei ist das dem ersten Ventil zugeordnete erste Rückschlagventil so ausgeführt, dass es in Richtung des ersten Ventils leitend ausgeführt ist sowie in Richtung des Druckwandlers sperrend ausgeführt ist. Das dem zweiten Ventil zugeordnete zweite Rückschlagventil ist dann so ausgeführt, dass es in Richtung des zweiten Ventils sperrend ist und in Richtung des Druckwandlers leitend ist.
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Eine direkte (hydraulische) Verbindung bedeutet in diesem Zusammenhang insbesondere, dass das jeweilige Hydraulikbauteil über eine Hydraulikleitung direkt mit dem jeweils anderen Hydraulikbauteil verbunden ist und keine weiteren hydraulischen Bauteile, wie beispielsweise Ventile oder Zylinder, dazwischengeschaltet sind. Dementsprechend ist der Betätigungszylinder einerseits über das erste Ventil und das dem ersten Ventil zugeordnete erste Rückschlagventil mit dem Druckwandler verbunden und andererseits ist der Betätigungszylinder über das zweite Ventil und das dem zweiten Ventil zugeordneten zweite Rückschlagventil ebenfalls mit dem Druckwandler verbunden. Hierdurch wird ein geschlossenes Hydrauliksystem gebildet. Dieses Hydrauliksystem kann optional ein Hydraulikfluidreservoir aufweisen, um eine mögliche Leckage von Hydraulikfluid aus dem Hydrauliksystem auszugleichen.
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Erfindungsgemäß sind das erste Ventil und das zweite Ventil einerseits jeweils direkt mit dem Betätigungszylinder verbunden und andererseits ist dann das erste Ventil direkt mit einem ersten Rückschlagventil verbunden und das zweite Ventil ist dann direkt mit einem Hydraulikfluidtank verbunden. Dieser Hydraulikfluidtank steht insbesondere unter einem atmosphärischen Druck und dient als Hydraulikfluidreservoir, um eine mögliche Hydraulikfluidleckage auszugleichen. Dabei ist das erste Rückschlagventil sowohl direkt mit dem Druckwandler als auch direkt mit einem zweiten Rückschlagventil verbunden. Das zweite Rückschlagventil ist dann direkt mit dem Hydraulikfluidtank verbunden. Das erste Rückschlagventil ist dann derart ausgeführt, dass es in Richtung des ersten Ventils leitend ist und in Richtung des Druckwandlers sowie des zweiten Rückschlagventils sperrend ist. Das zweite Rückschlagventil ist demgegenüber derart ausgeführt, dass es in Richtung des ersten Rückschlagventils und des Druckwandlers leitend ist und dass es in Richtung des Hydraulikfluidtanks sperrend ist.
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Die zur Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe vorgeschlagene Fahrzeugkupplungsvorrichtung weist zumindest eine drehbare Eingangswelle und eine drehbare Ausgangswelle auf. Bei der Eingangswelle handelt es sich insbesondere um eine Antriebsmotorausgangswelle, also um eine Ausgangswelle eines Antriebsmotors des Fahrzeugs, und bei der Ausgangswelle handelt es sich insbesondere um eine Getriebeeingangswelle eines mehrstufigen Fahrzeuggetriebes. Die Fahrzeugkupplungsvorrichtung verfügt des Weiteren über eine antriebstechnisch zwischen der Eingangswelle und der Ausgangswelle angeordnete Fahrzeugkupplung in Form von zumindest zweier Reibplatten, zum lösbaren Verbinden der Eingangswelle mit der Ausgangswelle. Zudem weist die Fahrzeugkupplungsvorrichtung eine Betätigungsvorrichtung zum Betätigen der Fahrzeugkupplung, also zum miteinander Verpressen und Lösen der Reibplatten, auf. Die Betätigungsvorrichtung ist dabei wie obig erläutert ausgeführt.
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In einer Weiterbildung der Fahrzeugkupplungsvorrichtung ist ein Kolben des Betätigungszylinders auf der Eingangswelle oder auf der Ausgangswelle verschiebbar gelagert. Dieser Kolben dient insbesondere zur Betätigung der Kupplung, d.h. zum Öffnen oder Schließen der Kupplung. Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass der Druckwandler konzentrisch um die Eingangswelle oder um die Ausgangswelle angeordnet ist. Hierdurch kann die Fahrzeugkupplungsvorrichtung besonders kompakt ausgeführt sein. Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass der Druckwandler radial außen bezüglich des Betätigungszylinders angeordnet ist. Hierdurch kann eine besonders große drucktechnisch wirksame Oberfläche bei dem Druckwandler realisiert werden, um einen hohen Hydraulikfluiddruck für den Betätigungszylinder ausgeben zu können. Des Weiteren können mehrere der Druckwandler vorgesehen sein, welche auf einem gemeinsamen Umfang, der konzentrisch zu der Eingangs- oder der Ausgangswelle ist, angeordnet sein.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Beispielen und Zeichnungen erläutert, aus welchen weitere bevorzugte Ausgestaltungen und Merkmale der Erfindung entnommen werden können. Es zeigen jeweils in schematischer Darstellung:
- 1, einen Längsschnitt durch eine Fahrzeugkupplungsvorrichtung mit einem Druckwandler und einem Betätigungszylinder,
- 2, eine Betätigungsvorrichtung für eine Fahrzeugkupplung mit einem Druckwandler und einem Betätigungszylinder,
- 3, einen Teil einer Betätigungsvorrichtung für eine Fahrzeugkupplung mit einem Druckwandler und einem Betätigungszylinder.
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1 zeigt eine Betätigungsvorrichtung für eine Fahrzeugkupplung 1. Die Fahrzeugkupplung 1 verfügt im Wesentlichen über eine erste Reibplatte 2, welche auf einer ersten Welle 3 drehfest und in axialer Richtung ortsfest angeordnet ist, sowie über eine zweite Reibplatte 4, welche auf einer zweiten Welle 5 drehfest und axial verschiebbar angeordnet ist. Die Fahrzeugkupplung 1 kann zudem über mehrere als die beiden Reibplatten 2, 3 verfügen und somit beispielsweise als Lamellenkupplung ausgeführt sein. Die erste und/oder die zweite Welle 3, 5 kann drehbar ausgeführt sein. Sofern eine der Wellen 3, 5 drehbar ausgeführt ist und die jeweils andere der Wellen 3, 5 nicht-drehbar ausgeführt ist, handelt es sich bei der Kupplung 1 um eine Bremse, die von dem Begriff „Kupplung“ mit umfasst ist.
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Bei der ersten Welle 3 handelt es sich insbesondere um eine Eingangswelle der Fahrzeugkupplung1 und bei der zweiten Welle 5 handelt es sich insbesondere um eine Ausgangswelle der Kupplung 1. Bei der Eingangswelle 3 handelt es sich demgemäß insbesondere um eine Ausgangswelle eines Fahrzeugantriebsmotors und bei der Ausgangswelle 5 handelt es sich demgemäß insbesondere um eine Eingangswelle eines mehrstufigen Fahrzeuggetriebes. Allerdings kann auch die erste Welle 3 die Ausgangswelle bilden und die zweite Welle 5 die Eingangswelle.
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Die Reibplatte 4 der Fahrzeugkupplung 1 ist mittels eines Betätigungszylinders 6 der Betätigungsvorrichtung in axialer Richtung verschiebbar. Hierzu ist die Reibplatte 4 mit einem Kolben 7 des Betätigungszylinders 6 mechanisch gekoppelt. Bei dem Betätigungszylinder 6 handelt es sich um einen Hydraulikzylinder. Insbesondere ist der Betätigungszylinder 6 als einfach wirkender Hydraulikzylinder ausgeführt. Der Betätigungszylinder 6 wird von einer Ventilvorrichtung 8 der Betätigungsvorrichtung mit Hydraulikfluid versorgt. Insbesondere steuert oder regelt die Ventilvorrichtung 8 eine an den Betätigungszylinder 6 abgegebene Hydraulikfluidmenge und/oder einen an den Betätigungszylinder 6 ausgegebenen Hydraulikfluiddruck. Hierzu ist die Ventilvorrichtung 8 mit einem Druckwandler 9 hydraulisch verbunden, welcher eine Hydraulikfluidmenge und einen Hydraulikfluiddruck eingangsseitig der Ventilvorrichtung 8 zur Verfügung stellt.
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Der Druckwandler 9 ist ausgeführt, um einen pneumatischen Druck in einen hydraulischen Druck eines Hydraulikfluids (= Hydraulikfluiddruck) umzuwandeln. Auf der hydraulischen Seite ist der Druckwandler 9 mit der Ventilvorrichtung 8 verbunden. Auf der pneumatischen Seite ist der Druckwandler 9 mit einer pneumatischen Ventilvorrichtung 10 verbunden. Die pneumatische Ventilvorrichtung 10 steuert oder regelt eine an den Druckwandler 9 abgegebene Pneumatikfluidmenge und/oder einen daran abgegebenen Pneumatikfluiddruck. Die pneumatische Ventilvorrichtung 10 ist wiederum mit einer Vorrichtung 11 zur Bereitstellung eines Pneumatikdrucks verbunden. Bei der Vorrichtung 11 handelt es sich daher insbesondere um einen Pneumatikkompressor.
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Der Druckwandler 9 ist in an sich bekannter Weise ausgeführt und verfügt über einen Kolben 12 mit zwei gegenüberliegenden Stirnseitenflächen A1, A2. Die Fläche A1 ist der pneumatischen Seite des Druckwandlers 9 zugeordnet und die Fläche A2 ist der hydraulischen Seite zugeordnet. Bei einer Beaufschlagung der Fläche A1 mit einem pneumatischen Druck wird dieser durch den beweglichen Kolben 12 in einen hydraulischen Druck an der Fläche A2 übersetzt. Das Übersetzungsverhältnis hinsichtlich des übertragenen Druckes entspricht dabei dem Verhältnis: Flächeninhalts von A1 geteilt durch Flächeninhalt von A2. Das Übersetzungsverhältnis des Druckwandlers 9 hinsichtlich der geförderten Fluidmenge entspricht hingegen dem Kehrwert des Verhältnisses: Flächeninhalts von A1 geteilt durch Flächeninhalt von A2.
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Die Ventilvorrichtung 8 kann zudem mit einem Hydraulikfluidtank 13 hydraulisch verbunden sein, welcher insbesondere eine Leckage der Betätigungsvorrichtung ausgleicht. Bei dem Hydraulikfluidtank 13 kann es sich insbesondere um einen Hydraulikfluidauffangbehälter handeln, beispielsweise eine Ölwanne. Der Hydraulikfluidtank 13 kann insbesondere mit einem atmosphärischen Druck beaufschlagt sein, also mit einem Luftdruck der Umgebung.
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2 zeigt eine detaillierte Ausführung einer Betätigungsvorrichtung, insbesondere der Betätigungsvorrichtung aus 1. Gemäß 2 ist die pneumatische Ventilvorrichtung 10 als 3/2-Wegeventil ausgeführt. Die hydraulische Ventilvorrichtung 8 ist hingegen als ein erstes Ventil 8A und ein zweites Ventil 8B ausgeführt. Alternativ kann die pneumatische Ventilvorrichtung 10 ebenfalls als erstes und zweites Ventil ausgeführt sein, also analog zur gezeigten hydraulischen Ventilvorrichtung 8.
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Die beiden Ventile 8A und 8B sind jeweils als 2/2-Wegeventile ausgeführt. Das erste Ventil 8A dient zum Einstellen der von dem Druckwandler 9 an den Betätigungszylinder 6 abgegebenen Hydraulikfluidmenge oder des daran abgegebenen Hydraulikfluiddrucks. Das zweite Ventil 8B dient zum Einstellen des von dem Betätigungszylinder 6 abfließenden Hydraulikfluiddrucks oder der davon abfließenden Hydraulikfluidmenge. Hierzu sind die beiden Ventile 8A, 8B auf einer Seite direkt mit dem Betätigungszylinder 6 hydraulisch verbunden, also ohne Zwischenschaltung weiterer hydraulischer Bauteile, abgesehen von Hydraulikleitungen. Auf der jeweils anderen Seite sind die Ventile 8A, 8B jeweils direkt mit einer Seite eines Rückschlagventils 8D, 8C hydraulisch verbunden. Die Rückschlagventile 8D, 8C sind dann mit der jeweils anderen Seite mit dem Druckwandler 9 direkt hydraulisch verbunden.
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Das erste Rückschlagventil 8D ist in Richtung des ersten Ventils 8A leitend ausgeführt sowie in Richtung des Druckwandlers 9 sperrend. Das zweite Rückschlagventil 8C ist hingegen in Richtung des zweiten Ventils 8B sperrend ausgeführt und in Richtung des Druckwandlers 9 leitend.
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Gemäß 2 handelt es sich bei dem Hydrauliksystem um ein geschlossenes Hydrauliksystem. Somit fließt das Hydraulikfluid von dem Druckwandler 9 über die Ventilvorrichtung 8 in den Betätigungszylinder 6 und umgekehrt, ohne dass es in ein Zwischenreservoir, wie beispielsweise einen Hydraulikfluidtank, geleitet wird. Allerdings kann ein Hydraulikreservoir zum Ausgleich einer Leckage vorgesehen sein (nicht dargestellt).
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Wie 1 und 2 zu entnehmen ist, ist der Kolben 7 des Betätigungszylinders 6 insbesondere auf der Ausgangswelle 5 verschiebbar gelagert. Dabei kann der Kolben 7 insbesondere koaxial um die Welle 5 angeordnet sein. Dementsprechend umhüllt der Betätigungszylinder 6 und der Kolben 7 die Welle 5 in radialer Richtung. Des Weiteren kann der Druckwandler 9 bzw. dessen Kolben 12 konzentrisch um die Welle 5 angeordnet sein. In diesem Fall umhüllt auch er die Welle 3 in radialer Richtung. Wie in 1 und 2 dargestellt, kann der Druckwandler 9 insbesondere radial außen bezüglich des Betätigungszylinders 6 angeordnet sein.
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3 zeigt eine alternative Ausführungsform der Ventilvorrichtung 8 aus 2. Dementsprechend kann die Ventilvorrichtung 8 aus 3 gegen die Ventilvorrichtung 8 aus 2 ausgetauscht werden. Gemäß 3 verfügt die Ventilvorrichtung 8 ebenfalls über zwei als 2/2-Wegeventile ausgeführte Ventile 8A, 8B. Die Aufgabe der Ventile 8A, 8B ist die gleiche wie in 2. Analog zu 2 ist dem ersten Ventil 8A das erste Rückschlagventil 8D zugeordnet. Im Unterschied zu 2 ist allerdings hydraulisch zwischen dem zweiten Ventil 8B und dem entsprechenden zweiten Rückschlagventil 8C ein Hydraulikfluidtank 8E vorgesehen. Dieser Hydraulikfluidtank 8E nimmt das von dem zweiten Ventil 8B abgeführte Hydraulikfluid auf. Der Hydraulikfluidtank 8E dient zur Zwischenspeicherung des Hydraulikfluids sowie zum Ausgleich eventueller Leckagen des Hydrauliksystems. Über das zweite Rückschlagventil 8C kann dem ersten Ventil 8A und dem Druckwandler 9 das Hydraulikfluid aus dem Hydraulikfluidtank 8E wieder zugeführt werden. Dementsprechend ist das zweite Rückschlagventil 8C in Richtung des ersten Rückschlagventils 8A und des Druckwandlers 9 leitend ausgeführt sowie in Richtung des Hydraulikfluidtanks 8E sperrend ausgeführt. Ein ungewollter Rückfluss von Hydraulikfluid von dem ersten Ventil 8A oder von dem Druckwandler 9 in den Hydraulikfluidtank 8E ist hierdurch ausgeschlossen. Gleichzeitig kann Hydraulikfluid aus dem Hydraulikfluidtank 8E über das Rückschlagventil 8C angesaugt werden.
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Es sei angemerkt, dass die Ventile 8A, 8B, 10 jeweils insbesondere als elektromagnetisch betätigte Ventile ausgeführt sein können. Dabei ist die Erfindung auf eine derartige Ausführungsform der Ventile 8A, 8B, 10 allerdings nicht beschränkt. Vielmehr können die Ventile 8A, 8B, 10 auf beliebige Art betätigt werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Fahrzeugkupplung
- 2
- Reibplatte
- 3
- Eingangswelle
- 4
- Reibplatte
- 5
- Ausgangswelle
- 6
- Betätigungszylinder
- 7
- Kolben
- 8
- hydraulische Ventilvorrichtung
- 8A, 8B
- Ventil
- 8D, 8C
- Rückschlagventil
- 8E
- Hydraulikfluidtank
- 9
- Druckwandler
- 10
- pneumatische Ventilvorrichtung
- 11
- Pneumatikkompressor
- 12
- Kolben
- 13
- Hydraulikfluidtank
