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Die Erfindung betrifft ein hydraulisches Kupplungsbetätigungssystem für eine Kupplung, insbesondere für eine Kupplung eines Kraftfahrzeugs, wobei das Kupplungsbetätigungssystem eine Kolben-Zylindereinheit zur Betätigung der Kupplung und eine Pumpe, etwa eine Kolbenpumpe, wie eine Axialkolbenpumpe oder eine Radialkolbenpumpe, mit wenigstens einem in einem Pumpenzylinder aufgenommenen Pumpenkolben zur Förderung von Hydraulikmedium zur Kolben-Zylindereinheit aufweist.
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Es sind fluidische Systeme zur Kupplungsaktuierung bekannt, die einen Geberzylinder aufweisen, der über ein Getriebe, das eine rotatorische Bewegung in eine translatorische Bewegung wandelt, mittels eines Elektromotors angetrieben wird, sogenannte HCA. Allgemein gehören zu den Anforderungen an derartige Fluidsysteme neben den notwendigen technischen Grundfunktionen wie der Einstellung, Regelung oder Steuerung des Kupplungsdrucks niedrige Herstellkosten und Energieeffizienz im Betrieb. Das Getriebe einer HCA ist in der Regel als Planetenwälz-Getriebe ausgebildet und stellt einen nicht unerheblichen Kostenfaktor solcher Systeme dar. Um das Getriebe einsparen zu können, bestehen Bestrebungen nach rein hydraulisch arbeitenden Systemen.
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Bei rein hydraulischen Betätigungssystemen besteht der Vorteil, dass durch Nutzung einer geeigneten Pumpe zur Förderung von Hydraulikmedium zum Geberzylinder kein Planetenwälz-Getriebe erforderlich ist. Des Weiteren kann durch geeignete Auswahl des Verdrängerprinzips der Pumpe eine Einstellung, Regelung oder Steuerung des Kupplungsdrucks bewirkt werden. Schließlich kann ein solches System im Betrieb besonders energieeffizient sein, da grundsätzlich eine Anpassung des Verdrängungsvolumens an unterschiedliche Kupplungssteifigkeitsbereiche möglich ist.
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Mit dem Fokus auf unterschiedliche Merkmale zur Erreichung allgemeiner Anforderungen wurden bereits Fluidsysteme mit rotatorisch arbeitenden Pumpen vorgestellt. Aus der
WO 2012/113368 ist eine hydraulische Einrichtung zur Betätigung einer Kupplung bekannt, mit einem nahe der Kupplung angeordneten hydraulischen Arbeitszylinder, der über eine hydraulische Leitung mit einer Volumenstromquelle verbunden ist, wobei der Volumenstrom der Volumenstromquelle durch eine Steuereinheit in Abhängigkeit von Signalen der der hydraulischen Einrichtung zugeordneten Sensoren steuerbar ist, wobei die Volumenstromquelle durch eine in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnete Kombination aus einem Elektromotor und einer hydraulischen Pumpe gebildet ist. Zwischen der Pumpe und dem Arbeitszylinder ist ein Sitzventil angeordnet, mit dem nach erfolgtem Druckaufbau im Arbeitszylinder die hydraulische Strecke zwischen diesem und der Pumpe geschlossen wird. Der Einsatz von hydraulisch entsperrbaren Rückschlagventilen als Sitzventil kann zwar die Funktion, den Kupplungsdruck ohne elektromagnetisch betätigte Ventile zu halten, ermöglichen. Jedoch ist beim Absenken des Drucks im Arbeitszylinder eine Druckregelung aufgrund der Kraftwirkrichtung des Arbeitskolbens auf den Ventilschieber oder die Kugel des Sitzventils in der Regel nicht möglich oder wird zumindest erheblich erschwert.
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Ein Vorschlag zur Vereinfachung der Kupplungsbetätigung mit einem Fluidsystem, das eine reversierbare Verstellpumpe besitzt, ist aus einer bislang nicht veröffentlichten Patentanmeldung bekannt. Ein Fluidsystem zum Betätigen einer Kupplung, mit einer Kupplungsbetätigungseinrichtung, die mit einer durch einen Antrieb angetriebenen Fluidpumpe in fluidischer Wirkverbindung steht, ist dadurch gekennzeichnet, dass dem Antrieb der Fluidpumpe eine Bremseinrichtung zugeordnet ist. Anders ausgedrückt wird der Einsatz einer Bremse für eine reversierbare verstellbare Pumpe vorgeschlagen. Voraussetzung für einen energetischen Vorteil der beschriebenen Bremsfunktion der Pumpenantriebswelle ist eine ausreichende Dichtheit der Pumpe im Stillstand.
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Aus der
EP 1 236 918 B1 ist ein Kupplungssystem bekannt, umfassend eine Kupplungseinrichtung sowie eine Betätigungseinrichtung zur hydraulischen Betätigung der Kupplungseinrichtung mittels eines hydraulischen Nehmerzylinders der Kupplungseinrichtung. Die Betätigungseinrichtung weist ein Hydrauliksystem mit einer Hydraulikmedium-Bereitstelleinrichtung zum Bereitstellen von Hydraulikmedium auf einem einstellbaren, über den Nehmerzylinder den Betätigungszustand der Kupplungseinrichtung bestimmenden Druckniveau auf. Das Hydrauliksystem ist als an ein Hydraulikreservoir angeschlossenes, offenes System ausgebildet. Der Nehmerzylinder ist innerhalb der Kupplungseinrichtung, die wenigstens ein mittels Hydraulikmedium des Hydrauliksystems gekühltes Lamellenpaket aufweist, befindlich. Die Hydraulikmedium-Bereitstellanordnung weist eine hinsichtlich eines Abgabedrucks oder/und einer Fördermenge und/oder einer Förderrichtung beeinflussbare Hydraulikmedium-Pumpenanordnung auf, die in direkter Wirkverbindung mit dem wenigstens einen Nehmerzylinder verbunden und so eingerichtet ist, dass durch Beeinflussung der Hydraulikmedium-Pumpenanordnung das Druckniveau und damit der Betätigungszustand direkt einstellbar ist.
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Zusammenfassend kann festgestellt werden, dass, wenn bekannte Ausführungen rotatorisch arbeitender Pumpen zur Kupplungsaktuierung eingesetzt werden, ein Einsatz von Sperrventilen zwischen Pumpe und Kupplung erforderlich ist. Alternativ ist eine kontinuierliche Drehbewegung der Pumpe zum Ausgleich von Leckagevolumenströmen erforderlich. Bei manchen bekannten Systemen sind eine Reversierbarkeit der Pumpe und eine Verstellbarkeit des Verdrängungsvolumens nicht gegeben.
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Ausgehend von dem vorgenannten Stand der Technik ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein hydraulisches Kupplungsbetätigungssystem zu schaffen, das die genannten Nachteile nicht aufweist und ermöglicht, dass der Kupplungsdruck energetisch günstig gehalten werden kann. Zudem soll eine Möglichkeit zur feinfühligen Regelung oder Steuerung des Kupplungsdrucks geschaffen werden. Ferner besteht die Aufgabe darin, auf eine elektromagnetische Steuerung oder Regelung des Kupplungsdrucks zu verzichten. Das Kupplungsbetätigungssystem soll ohne Getriebe zur Wandlung einer Drehbewegung in eine translatorische Bewegung ausgebildet sein. Es soll derart ausgeführt sein, dass es energetisch konkurrenzfähig zu bestehenden System mit E-Motor, Planetenwälz-Getriebe und Geberzylinder (HCA) ist.
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Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Kupplung erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass zwischen Pumpenkolben und Pumpenzylinder ein Dichtmittel angeordnet ist, wobei das Dichtmittel derart ausgebildet ist, dass durch Haftreibung zwischen Dichtmittel und Pumpenkolben bzw. zwischen Dichtmittel und Pumpenzylinder eine resultierende Haltekraft erzeugt wird, die einer Rückstellkraft der Kupplung entgegenwirkt und größer oder gleich dieser Rückstellkraft ist. Der hydraulisch-mechanische Wirkungsgrad wird dabei vorzugsweise derart reduziert, dass die Pumpe im Stillstand durch die Haftreibung der Kolbendichtungen eine unerwünschte Drehbewegung infolge des anliegenden Drucks (Motorbetrieb) verhindert. Die Funktion einer Bremse zur Verhinderung einer ungewollten durch den Druck verursachten rückwärtigen Drehbewegung, die ebenfalls zu einem Druckabbau führt, wird durch die Haftreibung der Kolbendichtungen erfüllt. Die Haftreibung erzeugt eine Kraft zwischen Kolben und Zylinder/Kolbentrommel, die axial auf die Welle abgestützt und nicht auf die Schrägscheibe übertragen wird und somit kein Drehmoment erzeugt. Eine zusätzliche Bremse wird beim Einsatz von Kolbendichtungen somit nicht benötigt. Durch diese Ausgestaltung der Pumpe, etwa einer Kolbenpumpe, wie einer Axialkolbenpumpe, die bei Kupplungsbetätigungssystemen nach dem Stand der Technik ohne ein solches Dichtmittel realisiert ist, kann dieser neben den mit diesem Pumpentyp in der Regel verbundenen Eigenschaften, wie Verstellbarkeit des Verdrängungsvolumens oder Reversierbarkeit, ein hoher volumetrischer Wirkungsgrad, wie er beispielsweise von Förderpumpen für niedrigviskose oder gasförmige Fluide bekannt ist, gegeben werden. Hierdurch kann der Wirkungsgrad der Pumpe, etwa einer Kolbenpumpe, wie einer Axialkolbenpumpe, in einen für diese Bauform untypischen Bereich verlagert werden. Im Ergebnis kann so der volumetrische Wirkungsgrad der Pumpe deutlich verbessert werden. Er kann insbesondere idealerweise Werte bekannter Förderpumpen für niedrigviskose oder gasförmige Fluide erreichen. Die Verwendung einer derart abgedichteten Pumpe, etwa eine Kolbenpumpe, wie einer Axialkolbenpumpe, ermöglicht ein Kupplungsbetätigungssystem mit einer verhältnismäßig geringen Anzahl an Funktionskomponenten, was hinsichtlich Kosten und Robustheit von Vorteil ist.
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Durch Förderung von Hydraulikmedium mittels der Pumpe in die Kolben-Zylindereinheit wird deren Kolben aus dem Zylinder ausgefahren, welche Bewegung genutzt wird, die zu betätigende Kupplung je nach deren Art in den gekuppelten (eine in den entkuppelten Zustand vorgespannte Kupplung) oder in den entkuppelten Zustand (eine in den gekuppelten Zustand vorgespannte Kupplung) zu überführen. Dieser Zustand wird im Nachhinein als „betätigter Zustand” bezeichnet. Um die Kupplung nun wieder zurück in ihren Ursprungszustand zu überführen, also aus einem gekuppelten Zustand in einen entkuppelten Zustand bzw. aus einem entkuppelten Zustand in einen gekuppelten Zustand, wird die Förderrichtung der Pumpe umgekehrt. Sie fördert dabei Hydraulikmedium auf ihre von der Kolben-Zylindereinheit abgewandte Seite, die bei dieser Förderrichtung die Druckseite ist. Sie kann insbesondere dabei Hydraulikmedium aus der Kolben-Zylindereinheit zu einem Abfluss oder einem Hydraulikreservoir fördern. Anders ausgedrückt wird die der Kolben-Zylindereinheit abgewandte Seite der Pumpe von der Saugseite (bei Förderung in Richtung der Kolben-Zylindereinheit) zur Druckseite (bei umgekehrter Förderrichtung). Es ist ein besonderer Vorteil, dass damit ein Kuppeln bzw. Entkuppeln bewirkt werden kann, indem nur die Pumpe entsprechend zu steuern ist. Eine Verwendung zusätzlicher Systemeinheiten wie insbesondere Ventile zur Steuerung und/oder Sperrung von Hydraulikmediumsströmen ist nicht erforderlich, so dass das erfindungsgemäße System sehr einfach, robust und kostengünstig ist.
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Durch den erfindungsgemäß vorgesehenen Einsatz eines Dichtmittels, das zwischen Pumpenkolben und Pumpenzylinder abdichtet, kann in besonders vorteilhafter Weise der volumetrische Wirkungsgrad der Pumpe in einem solchen Bereich liegen, dass Leckagevolumenströme durch die Pumpe zumindest auf ein akzeptables Niveau reduziert und bestenfalls sogar eliminiert werden können. Die Kupplung kann daher mittels des erfindungsgemäßen Kupplungsbetätigungssystems durch Stillstand der Pumpe im betätigten Zustand gehalten werden, ohne dass dafür, wie bei aus dem Stand der Technik bekannten hydraulischen Betätigungssystemen, gesonderte Einrichtungen erforderlich sind. Auch kann der zum Bewahren der Kupplung im betätigten Zustand erforderliche Druck in der Kolben-Zylindereinheit gehalten werden, ohne dass ein kontinuierliches und energetisch ungünstiges Weiterfördern von Hydraulikmedium zum Leckageausgleich erforderlich ist.
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Man kann auch sagen, dass die Erfindung ein Fluidsystem zur Betätigung einer Kupplung mit einer Pumpe betrifft. Im Fokus der Erfindung liegt die Ausführung der Pumpe, die es ermöglicht, die auf Systemebene geforderte Funktion, den Kupplungsdruck über einen Zeitraum energetisch günstig halten zu können, zu erfüllen. Gleichzeitig ist eine feinfühlige Druckregelung möglich. Einstellung, Regelung und/oder Steuerung des Kupplungsdrucks kann ausschließlich über Drehzahl und Drehrichtung der Pumpeinheit erfolgen. Es ist ein besonderer Vorteil der Erfindung, dass das System im Betrieb aufgrund geringer Leckage und damit Konstanz des unter Druck stehenden Kupplungsvolumens besonders energieeffizient ist.
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Unter der „gegenüberliegenden” Seite der Pumpe ist im Sinne der Erfindung die Seite der Pumpe zu verstehen, die strömungstechnisch der Kolben-Zylindereinheit gegenüberliegt oder anders ausgedrückt die von der Kolben-Zylindereinheit abgewandten Seite der Pumpe.
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Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beansprucht und werden nachfolgend näher erläutert.
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Nach einer Ausführungsform der Erfindung ist das Dichtmittel eine Kolbendichtung. Das Dichtmittel kann insbesondere ein Nutring, eine Manschettendichtung, eine Topfmanschette, eine Dachmanschette, eine Komplettkolbendichtung oder ein Kolbendichtring sein. Derartige Dichtmittel sind erprobt, kostengünstig und einfach in eine Pumpe zu integrieren. Des Weiteren garantieren sie bei ausreichender Dichtwirkung eine geeignete Verschleißfestigkeit, so dass das Kupplungsbetätigungssystem nach der Erfindung wartungsfreundlich ist.
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Das Dichtmittel kann insbesondere am Pumpenkolben angeordnet und/oder festgelegt sein. Es ist von besonderem Vorteil, wenn das Dichtmittels in einer in den Kolben eingebrachten umfänglichen Nut platziert ist, was zu einem stabilen Sitz des Dichtmittels in der Kolben-Zylindereinheit führt. Es ist außerdem im Bereich der Erfindung, wenn das Dichtmittel am Pumpenzylinder angeordnet und/oder festgelegt ist. Es kann insbesondere in einer in die den Kolben radial umgebende Zylinderwand eingebrachten umfänglichen Nut platziert sein.
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Nach einer Ausführungsform ist das Dichtmittel stoffschlüssig oder formschlüssig oder kraftschlüssig in der Radialkolbenpumpe festgelegt. Die Festlegung des Dichtmittels kann insbesondere mittels Verkleben oder Presspassung bewirkt werden.
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Es ist von Vorteil, wenn die Pumpe reversierbar und vorzugsweise hinsichtlich ihres Fördervolumenstroms verstellbar ist. Dadurch kann eine Verstellbarkeit des Verdrängungsvolumens bewirkt werden und es besteht generell die Möglichkeit, dass das Kupplungsbetätigungssystem für Kupplungen mit unterschiedlichen Steifigkeitsbereichen geeignet ist und an diese angepasst werden kann. Des Weiteren besteht die Möglichkeit, dass durch Drehrichtungsänderung der Pumpe die Volumenstromrichtung geändert werden kann. Insgesamt kann die Pumpe in Kombination mit einem Kupplungszylinder als Verbraucher druckgeregelt betrieben werden. Eine Verstellbarkeit der Pumpe kann beispielsweise durch Drehzahlvariation und/oder durch Variation des Neigungswinkels der Pumpe bewirkt werden.
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Nach einer Ausführungsform ist die Pumpe druckgeregelt ausgebildet. Insbesondere kann das Kupplungsbetätigungssystem ein Sensormittel zur Druckerfassung des Drucks in der Kolben-Zylindereinheit umfassen. Dessen Ausgangssignale können insbesondere zur Steuerung oder Regelung des mittels der Pumpe bewirkten Hydraulikmediumsstroms genutzt werden, insbesondere zur Steuerung oder Regelung der Drehzahl der Pumpe oder deren Schwenkwinkels. Bei dieser Ausführungsform ist es von Vorteil, dass das Kupplungsbetätigungssystem an unterschiedliche Kupplungen mit verschiedenen Kupplungsfederstärken oder -kennlinien angepasst und damit genutzt werden kann. Es ist von besonderem Vorteil, wenn der mittels der Pumpe bewirkte Volumenstrom des Hydraulikmediums in zumindest eine, vorzugsweise in beide Strömungsrichtungen, also sowohl von der Kolben-Zylindereinheit zur Pumpe als auch von dieser zur Kolben-Zylindereinheit, in Abhängigkeit von dem im Zylinderraum der Kolben-Zylindereinheit vorliegenden Druck einstellbar ist. Auf diese Weise kann durch gezieltes Einstellen des Drucks im Zylinderraum, z. B. durch Variation der Drehzahl der Pumpe oder durch Variation deren Neigungswinkels, die Geschwindigkeit eines Aus- bzw. Einkuppelvorgangs der Kupplung bestimmt und variiert werden.
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Es ist ein weiterer Vorteil, dass bei einer Ausführungsform des Kupplungsbetätigungssystems zwischen der Pumpe und der Kolben-Zylindereinheit kein Ventil angeordnet ist, insbesondere ein solches Ventil, das einen Hydraulikmediumsstrom zwischen der Pumpe und der Kolben-Zylindereinheit beeinflusst, insbesondere sperrt, regelt oder steuert, zum Beispiel Rückschlagventile, Stromregelventile oder ähnliches. Durch die Erfindung müssen in der Hydraulikleitung zwischen der Pumpe und der Kolben-Zylindereinheit keine weiteren hydraulischen Einheiten vorgesehen sein. Auf Grund dessen kann ein Strom von Hydraulikmedium von der Pumpeinheit zur Kolben-Zylindereinheit besonders einfach und strömungstechnisch günstig bewirkt werden.
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Durch eine solche Strömungsrichtung wird der Kolben vorzugsweise aus der Kolben-Zylindereinheit ausgefahren und betätigt die Kupplung, insbesondere wird dadurch die Kupplung gegen die Kraft einer Kupplungsfeder geöffnet. Ein Strom von Hydraulikmedium in umgekehrter Richtung, also aus der Kolben-Zylindereinheit heraus, ist über die erfindungsgemäß abgedichtete Pumpe gesperrt, beispielsweise indem diese durch eine entsprechende Ansteuerung aktiv in einer Funktionsstellung gehalten wird oder mittels einer Sperre, Bremse oder Feststelleinrichtung passiv in dieser Funktionsrichtung gehalten wird. Der Kolben dann daher ohne Freigabe der Strömungsbahn durch eine Rotation der gedichteten Pumpe in entsprechender Richtung für Hydraulikmedium von der Kolben-Zylindereinheit zur Kupplung nicht wieder in den Zylinder einfahren. Die Kupplung wird durch die Sperrwirkung der festgestellten Pumpe so lange in der offenen Stellung gehalten, bis der Strömungsweg durch deren Rotation freigegeben wird. Ein solches Kupplungsbetätigungssystem ist in besonders vorteilhafter Weise energieeffizient, da keine Leckageströmungen in der Pumpeinheit auftreten oder nur von geringer Relevanz sind. Dies ist insbesondere deswegen von Vorteil, da bekannte Systeme mit einer rotierenden, insbesondere reversierbaren und im Verdrängungsvolumen verstellbaren Pumpe im Hinblick auf den Gesamtwirkungsgrad einen volumetrischen Wirkungsgrad kleiner eins haben und damit einen internen und externen Leckagevolumenstrom aufweisen, weshalb bekannte Ausführungen rotierender reversierbarer Pumpen im Stillstand einen Kupplungsdruck nicht halten können.
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Nach einer Ausführungsform umfasst das System nach der Erfindung ein Zweidruckventil mit einem Ausgang und zwei Eingängen. Der Ausgang ist dabei vorzugsweise strömungstechnisch mit einem Hydraulikmediumsreservoir verbunden. Der eine Eingang ist vorzugsweise direkt hydraulisch mit der der Kolben-Zylindereinheit gegenüberliegenden Seite der Pumpe verbunden. Der andere Eingang ist vorzugsweise direkt hydraulisch mit der der Kolben-Zylindereinheit zugewandten Seite der Pumpe verbunden. Insbesondere kann der eine Eingang mit einer Hydraulikleitung mit dem der Kolben-Zylindereinheit gegenüberliegenden Anschluss der Pumpe verbunden, insbesondere direkt verbunden, sein. Der andere Eingang des Zweidruckventils kann insbesondere mit einer Leitung verbunden sein, insbesondere direkt verbunden sein, sie zwischen der Kolben-Zylindereinheit und der Pumpe ausgebildet und angeordnet ist und diese miteinander strömungstechnisch verbindet.
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Zusammenfassend kann man sagen, dass durch die Erfindung ein Kupplungsbetätigungssystem geschaffen wird, dessen Pumpe sich von Pumpen bekannter Betätigungssysteme durch die Verwendung der Kolbendichtringe/Kolbendichtungen unterscheidet. Kennzeichen dieser Pumpe ist ein hoher volumetrischer Wirkungsgrad und ein vergleichsweise niedriger hydraulisch-mechanischer Wirkungsgrad. Die erfindungsgemäß abgedichtete Pumpe unterscheidet sich von Förderpumpen mit hohen volumetrischen Wirkungsgraden für niedrigviskose oder gasförmige Fluide durch die Bauform (Axialkolbenpumpe) und somit durch die Möglichkeit der Verstellung des Fördervolumens pro Umdrehung und durch die Reversierbarkeit. Während Förderpumpen für niedrigviskose oder gasförmige Fluide neben verschiedenen rotierenden Bauformen wie z. B. Lamellenverdichtern, Schrauben- oder Schneckenverdichtern häufig als Einkolbenpumpen, auch in Kombination mit einer Membran, ausgeführt werden, ist die Abdichtung der Kolben von Pumpen, etwa Kolbenpumpen, wie Radial-/Axialkolbenpumpen, bei bekannten Kupplungsbetätigungssystemen nicht bekannt. Das Material und die genaue Ausführung der Kolbendichtungen sind auf das konkrete tribologische System, bestehend aus den Reibpartnern Dichtung/Kolben bzw. Dichtung/Zylinder sowie dem Hydraulikmedium sowie auf die jeweiligen Betriebsbedingungen des Systems anzupassen. Das Kupplungsbetätigungssystem nach der Erfindung mit einer Pumpe mit gedichteten Kolben kann in vorteilhafter Weise als Alternative zu aktuellen HCA zur Kupplungsaktuierung eingesetzt werden. Es kann bei vergleichbarer Effizienz im Betrieb die Herstellkosten der Kupplungsaktoreinheit durch den Wegfall des Planetenwälz-Getriebes senken.
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Die Erfindung wird nachfolgend mittels eines Ausführungsbeispiels anhand von Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigt:
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1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen hydraulischen Kupplungsbetätigungssystems in Form eines hydraulischen Schaltplans und
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2 eine beispielhafte schematische Darstellung einer mittels eines Dichtmittels abgedichteten Kolben-Zylindereinheit einer Pumpe.
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Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen nur dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen bzw. vergleichbaren Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen.
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Die Zeichnung zeigt ein Kupplungsbetätigungssystem 1 mit einer Kolben-Zylindereinheit 2, mit der eine in der Figur nicht dargestellte Kupplung zu betätigen ist. Die Kolben-Zylindereinheit 2 weist einen Stellkolben 3 und einen Zylinder 4 auf. Der Stellkolben 3 ist mittels einer Feder 5 in den in den Zylinder 4 eingefahrenen Zustand vorgespannt. Eine Rückstellkraft der nicht gezeigten Kupplung wird in die gleiche Richtung.
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Der Zylinder 4 weist einen Zylinderanschluss 6 auf, an den eine Hochdruckleitung 7 angeschlossen ist. An der dem Zylinder 4 gegenüberliegenden Seite verzweigt die Hochdruckleitung 7 in eine Pumpenhochdruckleitung 8 sowie eine Abflussleitung 9. Die Pumpenhochdruckleitung 8 führt zu einer Pumpe 10, nämlich einer Kolbenpumpe. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Pumpe 10 als Axialkolbenpumpe realisiert. Die Pumpe 10 weist einen Zylinderanschluss 11 auf, an den die Hochdruckleitung 7 angeschlossen ist, sowie einen Pumpenanschluss 12, an den eine kombinierte Zufluss- und Abflussleitung 13 angeschlossen ist.
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Bei der Pumpe 10 handelt es sich um eine reversierbare und verstellbare Pumpe 10. Reversierbar bedeutet, dass die Pumpe 10 in beide Förderrichtungen fördern kann. Die Pumpe 10 ist über die Zufluss- und Abflussleitung 13 mit einem Zweidruckventil 14 verbunden. Das Zweidruckventil 14 weist einen Ausgang 15 auf, der fluidisch mit einem Hydraulikreservoir 16 verbunden ist. Es weist des Weiteren einen ersten Eingang 17 auf, der strömungstechnisch mit der Zufluss- und Abflussleitung 13 verbunden ist, und einen anderen Eingang 18 auf, der strömungstechnisch mit der Abflussleitung 9 verbunden ist. Das Zweidruckventil 14 weist schließlich einen Stellkolben 19 auf, der je nach den an den Eingängen 17, 18 vorliegenden Druckverhältnissen diese wahlweise sperrt.
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Die Pumpe 10 weist einen Pumpenkolben 20 und einen Pumpenzylinder 21 auf. Der Pumpenkolben 20 ist gegenüber dem Pumpenzylinder 21 mittels eines Dichtmittels 22 abgedichtet. Vorliegend ist das Dichtmittel ein Kolbendichtring 22, der in eine umfängliche Nut 23, die in der zylinderförmigen Außenfläche des Pumpenkolbens 20 eingebracht ist, eingelegt ist, insbesondere eingepresst ist. Der Kolbendichtring 22 liegt in der Nut 23 mit dem Pumpenkolben 20 in dichtender Anlage. Seine kolbenferne Fläche liegt gegen die Innenwand des Pumpenzylinders 21 in dichtender Anlage. Der Außenradius des Dichtrings 22 und der Innenradius des Pumpenzylinders 21 sind derart aufeinander abgestimmt, dass eine ausreichende Dichtwirkung zur Vermeidung von Leckageströmen sowie eine derartige Haftreibung zwischen Kolbendichtring 22 und Pumpenzylinder 21 erzielt wird, dass die resultierende Haftreibungskraft aller Kolben-Zylindereinheiten der Pumpe 10 ausreicht, von der Kupplung auf die Kolben-Zylindereinheit 2 ausgeübten Belastungen wie Rückstellkräften zu widerstehen, solange die Pumpe 10 nicht zu einer Pumpaktion angetrieben wird.
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Zur Kupplungsbetätigung ist der Stellkolben 3 aus dem Zylinder 4 gegen die Kraft der Feder 5 und die Rückstellkraft der Kupplung auszufahren. Dazu wird die Pumpe 10 in einer ersten Drehrichtung betreiben, wobei sie von der kombinierten Zufluss- und Abflussleitung 13 in die Pumpenhochdruckleitung 8 fördert. Infolgedessen kommt es in der Zufluss- und Abflussleitung 13 und damit am Eingang 17 des Zweidruckventils 14 zu einem Druckabfall, während es in der Abflussleitung 9 zu einem Druckanstieg kommt. Aufgrund dieser Druckverhältnisse bewegt sich der Stellkolben 19 in der Figur nach rechts und sperrt die Verbindung zwischen der Abflussleitung 9 und dem Hydraulikreservoir 16, während die Verbindung zwischen dem Hydraulikreservoir 16 und der Zufluss- und Abflussleitung 13 geöffnet wird. Die Pumpe 10 fördert somit Hydraulikmedium durch die Pumpenhochdruckleitung 9 zur Kolben-Zylindereinheit 2, wodurch der Kolben 3 aus dem Zylinder 4 ausgefahren wird.
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Wenn der Kolben 3 die gewünschte Endlage erreicht hat, wird die Förderung von Hydraulikmedium mittels der Pumpe 10 eingestellt. Zum Bewahren des Stellkolbens in der erreichten Funktionsstellung wird die Pumpe 10 fixiert, gesperrt oder durch aktive Steuerung in der Stellung gehalten. Dabei ist keine Relativbewegung zwischen dem Pumpenkolben 20 und dem Pumpenzylinder 21 möglich. Ein Rückströmen von Hydraulikmedium aus der Kolben-Zylindereinheit 2 zurück in das Hydraulikreservoir 16 aufgrund der den Kolben 3 in den Zylinder 4 drängenden Kraft der Rückstellfeder 5 sowie der Rückstellkraft der Kupplung ist ebenfalls nicht möglich, da die Pumpe 10 in dieser Richtung sperrt und ein derartiger Fluidstrom wegen der Abdichtung der Pumpe 10 mittels des Dichtrings 22 zwischen Pumpenkolben 20 und Pumpenzylinder 21 unterbunden wird. Zwischen der Kolben-Zylindereinheit 2 und der Abflussleitung 9 besteht daher keine offene hydraulische Verbindung. Die Pumpe 10 hält im Stillstand aufgrund der Haftreibung zwischen dem Dichtring 22 und dem Pumpenzylinder 21 von der Kupplung ausgeübte hochdruckseitige Druckkräfte.
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Um den Kolben 3 in den Zylinder 4 einzufahren und damit die Kupplung zu deaktivieren/aus der betätigten Stellung Position zu verbringen/enttätigen, wird die Pumpe 10 in entgegengesetzter Richtung betrieben, so dass sie aus der Pumpenhochdruckleitung 8 in die kombinierte Zufluss- und Abflussleitung 13 fördert. In der Abflussleitung 9 entsteht dadurch ein Druckabfall, während es in der Zufluss- und Abflussleitung 13 zu einem Druckanstieg kommt. Infolgedessen verschiebt sich der Stellkolben 19 in der Figur nach links und sperrt die Verbindung zwischen dem Hydraulikreservoir 16 und der Zufluss- und Abflussleitung 13, während die Verbindung zwischen der Abflussleitung 9 und dem Hydraulikreservoir 16 geöffnet wird. Auf diese Weise kann Hydraulikmedium von der Hochdruckleitung 7 durch die Abflussleitung 9 in das Hydraulikreservoir 16 strömen und die Kupplung enttätigt werden. Anders ausgedrückt wirkt die Pumpe 10 bei dem vorstehend beschriebenen Vorgang als Aktivierungsmittel für das Zweidruckventil 14, welches dadurch schaltet und die Abflussleitung 9 mit dem Hydraulikreservoir verbindet.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kupplungsbetätigungssystem
- 2
- Kolben-Zylindereinheit
- 3
- Stellkolben
- 4
- Zylinder
- 5
- Feder
- 6
- Zylinderanschluss
- 7
- Hochdruckleitung
- 8
- Pumpenhochdruckleitung
- 9
- Abflussleitung
- 10
- Pumpe
- 11
- Zylinderanschluss
- 12
- Pumpenanschluss
- 13
- Zufluss- und Abflussleitung
- 14
- Zweidruckventil
- 15
- Ausgang
- 16
- Hydraulikreservoir
- 17
- Eingang
- 18
- Eingang
- 19
- Stellkolben
- 20
- Pumpenkolben
- 21
- Pumpenzylinder
- 22
- Dichtmittel, Kolbendichtring
- 23
- Nut
