DE19602608A1 - Hydraulische Weg- und/oder Kraftübertragungseinrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Weg- und/oder Kraftübertragungseinrich­ tung, insbesondere zur Betätigung einer Anfahrkupplung eines Kraftfahrzeugs, nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.

Es ist bereits eine hydraulische Betätigungseinrichtung für eine Trennkupplung im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges bekannt, bei der ein hydraulischer Überlast­ schutz eingebaut ist. Dieser Überlastschutz besteht im wesentlichen aus einem einseitig wirkenden Drosselventil, das die Belastung des Antriebsstranges bei Miß­ brauch reduziert. Ein solcher Mißbrauch kann zum Beispiel das Abrutschen des Fußes vom Kupplungspedal bei geöffneter Anfahrkupplung sein. Bei einem sol­ chen Einkuppelvorgang mit ungewöhnlich hoher Geschwindigkeit verzögert dann das Drosselventil den Einkuppelvorgang, um Belastungsspitzen im Antriebsstrang zu vermeiden. Die DE 37 36 584 A1 beschreibt eine solche hydraulische Betäti­ gungseinrichtung für eine Trennkupplung.

Es hat sich gezeigt, daß bei der Abstimmung eines solchen hydraulischen Drossel­ ventils aus den verschiedenen möglichen Betriebsbedingungen Schwierigkeiten entstehen können. So müssen z. B. Belastungsspitzen auch bei hoher Temperatur, also dünnflüssigem Öl, abgebaut werden, während gleichzeitig bei niederer Tem­ peratur, also dickflüssigem Öl, ein genügend schnelles Schließen der Kupplung gewährleistet sein muß.

Deshalb ist es Aufgabe der Erfindung, eine Dämpfungseinrichtung für eine hydrau­ lische Weg- und/oder Kraftübertragungseinrichtung bereitzustellen, die bei unter­ schiedlichsten Betriebsbedingungen zuverlässig und sicher arbeitet und dabei in jedem Fall Belastungsspitzen abbaut.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des An­ spruchs 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Nach der Erfindung ist eine hydraulische Weg- und/oder Kraftübertragungseinrich­ tung mit einer hydraulischen Dämpfungseinrichtung ausgestattet, die als Dämpfungsmedium eine Flüssigkeit enthält, deren Viskosität schergeschwindig­ keitsabhängig veränderlich ist. Das hat den Vorteil, daß sich die Dämpfungswir­ kung bei zunehmender Betätigungsgeschwindigkeit erhöht. Solche Flüssigkeiten sind bekannt und werden als dilatante Dispersionen bezeichnet. Sie haben ein scherverdickendes Verhalten, was bedeutet, daß ihre Viskosität sich bei Scherbe­ anspruchung reversibel verändert. Bei kritischer Betätigungsgeschwindigkeit steigt also die Viskosität des Dämpfungsmediums an und verhindert somit vorteilhafter­ weise eine weitere Erhöhung der Betätigungsgeschwindigkeit.

Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung besteht die hydraulische Dämpfungseinrichtung aus mindestens einer Drossel für den Volumenstrom des Dämpfungsmediums, die zum weg- und/oder kraftübertragenden Volumenstrom der hydraulischen Flüssigkeit parallel geschaltet ist.

Bei Parallelschaltung einer Drossel zu einem Rückschlagventil im weg- und/oder kraftübertragenden Volumenstrom der hydraulischen Flüssigkeit ist die hydrauli­ sche Dämpfungseinrichtung vorteilhafterweise besonders einfach ausgebildet. Ge­ rade dann, wenn Dämpfungsmedium und hydraulische Flüssigkeit identisch sind und in einem hydraulischen System zusammenwirken. Die dilatante Dispersion wird so sowohl zur Kraft- und/oder Wegübertragung, als auch als Dämpfungsme­ dium verwendet.

Eine vorteilhafte Ausführung der Erfindung sieht vor, daß zwei getrennte hydrauli­ sche Systeme verwendet werden, eines zur hydraulischen Kraft- und/oder Wegübertragung, das andere als hydraulische Dämpfungseinrichtung. Hier können vorteilhafterweise verschiedene Fluide zur Kraft- und/oder Wegübertragung und als Dämpfungsmedium verwendet werden. Dadurch wird die Funktion des Über­ lastschutzes sicherer, da die Abstimmung der Dämpfungseinrichtung unabhängig von der Viskosität der hydraulischen Flüssigkeit zur Kraft- und/oder Wegübertra­ gung erfolgen kann.

Eine solche hydraulische Dämpfungseinrichtung kann vorteilhafterweise aus min­ destens einer Kolben/Zylindereinheit bestehen, wobei der Kolben den Zylinder in zwei Arbeitsräume aufteilt. Die Dämpfungswirkung wird dann einfach dadurch er­ reicht, daß das Dämpfungsmedium durch den Kolben von einem Arbeitsraum des Zylinders in den anderen verdrängt wird.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführung der Erfindung ist dann der Kolben oder der Zylinder der hydraulischen Dämpfungseinrichtung so mit der Betätigungsein­ richtung bzw. der betätigbaren Einrichtung verbunden, daß die Arbeit zur Verdrän­ gung des Dämpfungsmediums direkt von der Betätigungseinrichtung bzw. der be­ tätigbaren Einrichtung aufgebracht wird.

Das hat den Vorteil, daß die Dämpfungseinrichtung unabhängig von der hydrauli­ schen Einrichtung zur Kraft- und/oder Wegübertragung als separate Einheit direkt an der Betätigungseinrichtung oder der betätigbaren Einrichtung angebracht ist.

Bei einer besonders vorteilhaften Ausführung der Erfindung ist die Kolbenstange der Kolben/Zylindereinheit mechanisch mit der Betätigungseinrichtung oder der betätigbaren Einrichtung gekoppelt, was einen besonders einfachen Aufbau der Dämpfungseinrichtung ergibt. Der Kolben kann hierbei als Rohrkolben oder als Verdrängerkolben ausgebildet sein.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführung der Erfindung ist die Kol­ ben/Zylindereinheit der Dämpfungseinrichtung parallelgeschaltet in den Geber- oder Nehmerzylinder integriert. Dies verringert auf einfache Weise die Zahl der Bauteile.

Eine solche hydraulische Weg- und/oder Kraftübertragungseinrichtung mit einer hydraulischen Dämpfungseinrichtung kann in vielen Fällen zur Kraft- und/oder Wegübertragung zwischen einer Betätigungseinrichtung und einer betätigbaren Einrichtung verwendet werden. Besonders vorteilhaft ist die Verwendung in einem Kraftfahrzeug als Anfahrkupplungsbetätigungseinrichtung. Hier ist eine parallel zum Kupplungsgeber- oder -nehmerzylinder eingebaute Dämpfungseinrichtung mit einer dilatanten Dispersion als Dämpfungsmedium sehr vorteilhaft zum Abbau von Belastungsspitzen unter allen Betriebsbedingungen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der nachfolgenden Beschreibung mit der zugehörigen Zeichnung dargestellt. Es zeigen

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Anfahrkupplungsbetätigungs­ einrichtung für ein Kraftfahrzeug mit einer parallel geschalteten Dämpfungseinrichtung,

Fig. 2 eine Dämpfungseinrichtung, ausgestattet mit einem Verdrängerkol­ ben,

Fig. 3 eine Dämpfungseinrichtung, ausgestattet mit einem Rohrkolben.

Die Zeichnung zeigt in Fig. 1 schematisch eine hydraulische Anfahrkupplungsbe­ tätigungseinrichtung für ein Kraftfahrzeug mit einer Anfahrkupplung 1, die durch Treten eines Kupplungspedals 2 zum Unterbrechen des Antriebsstranges geöffnet werden kann. Zur Kraft- und/oder Wegübertragung vom Kupplungspedal 2 zur Anfahrkupplung 1 ist am Kupplungspedal 2, das die Betätigungseinrichtung dar­ stellt, ein Geberzylinder 3 durch einen mit dem Kupplungspedal 2 mechanisch ver­ bundenen Geberkolben 4 beaufschlagt. Eine hydraulische Flüssigkeit in dem Ge­ berzylinder 3 wird durch eine Hydraulikleitung 5 in einen Nehmerzylinder 6 ver­ drängt und bewegt dort einen Nehmerkolben 7, der mit seiner Kolbenstange me­ chanisch mit einer Ausrückeinrichtung 8 verbunden ist. Eine hydraulische Dämpfungseinrichtung 9 ist schematisch dargestellt durch einen Hydraulikkreislauf mit einer Kolben/Zylindereinheit 10, einer Drossel 11 und einem Rückschlagventil 12. Eine gestrichelt eingezeichnete gedachte Systemgrenze um die hydraulische Dämpfungseinrichtung 9 zeigt deutlich, daß diese parallel geschaltet zur hydrauli­ schen Weg- und/oder Kraftübertragungseinrichtung mechanisch entweder nur mit der Anfahrkupplung 1 oder nur mit der Ausrückeinrichtung 8 in Verbindung steht. In dem Hydraulikkreislauf der hydraulischen Dämpfungseinrichtung 9 befindet sich als Dämpfungsmedium eine dilatante Dispersion, die als Stoffeigenschaft eine scher­ geschwindigkeitsabhängig veränderliche Viskosität besitzt. Und somit bedingt, daß Rückschlagventil 12 und Drossel 11 das Öffnen der Anfahrkupplung 1 ungedämpft, das Schließen aber nur geschwindigkeitsabhängig gedämpft zulassen.

Es hat sich gezeigt, daß bei einer Anfahrkupplungsrückstellkraft von maximal 500 N die Kolbengeschwindigkeit nicht größer werden sollte als 300 mm/s. Das heißt, die hydraulische Dämpfungseinrichtung 9 sollte so ausgelegt werden, daß ab einer Kolbengeschwindigkeit von 300 mm/s eine Kraft bis zu 500 N übertragen werden kann.

Fig. 2 zeigt eine Ausführung einer hydraulischen Dämpfungseinrichtung 9 jeweils geschnitten in zwei Ansichten. Die Kolben/Zylindereinheit 10 besteht aus einem rohrförmigen Hohlzylinder 13 und einem Verdrängerkolben 14, der mit seiner Kol­ benstange 15 an der nicht gezeichneten Betätigungseinrichtung oder betätigbaren Einrichtung befestigt ist. Diese entspricht hier dem Kupplungspedal 2 oder der Aus­ rückeinrichtung 8. Der Verdrängerkolben 14 besitzt nutförmige Aussparungen 16, die es der im Hohlzylinder 13 befindlichen dilatanten Dispersion ermöglichen, die Bewegung des Verdrängerkolbens 14 schergeschwindigkeitsabhängig zu dämpfen.

Fig. 3 zeigt in einem Schnitt eine andere Ausbildung der hydraulischen Dämpfungseinrichtung 9 mit einem rohrförmigen Kolben der Kolben/Zylindereinheit 10. Dieser Rohrkolben 17 verdrängt im Vergleich mit dem Verdrängerkolben 14 aus Fig. 2 die dilatante Dispersion im Hohlzylinder 13 nur mit einer Querschnitts­ fläche aus seiner Rohrwandstärke.

Die Schergeschwindigkeit in der Hydraulikflüssigkeit wird dadurch stark reduziert. Sie ergibt sich nahezu nur noch aus der Relativgeschwindigkeit und dem Abstand von Kolben zu Zylinder. Dies ist insbesondere für große Geschwindigkeiten vorteilhaft.

Claims (9)

1. Hydraulische Weg- und/oder Kraftübertragungseinrichtung mit einem über eine Betätigungseinrichtung beaufschlagten Geberzylinder (3), der über eine hydraulische Flüssigkeit in einer Hydraulikleitung (5) mit einem Nehmerzylinder (6) zur Kraft-und/oder Wegübertragung auf eine betätigbare Einrichtung verbunden ist, wobei eine hydraulische Dämpfungseinrichtung (9) für mindestens eine Weg- und/oder Kraftrichtung vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß in der hydraulischen Dämpfungseinrichtung (9) als Dämpfungsmedium eine Flüssigkeit verwendet wird, deren Viskosität schergeschwindigkeitsabhängig veränderlich ist.

2. Hydraulische Weg- und/oder Kraftübertragungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die hydraulische Dämpfungseinrichtung (9) aus mindestens einer Drossel (11) für den Volumenstrom des Dämpfungsmediums besteht, die zum weg- und/oder kraftübertragenden Volumenstrom der hydraulischen Flüssigkeit parallel geschaltet ist.

3. Hydraulische Weg- und/oder Kraftübertragungseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Dämpfungsmedium und hydraulische Flüssigkeit identisch sind und in einem hydraulischen System zusammenwirken.

4. Hydraulische Weg- und/oder Kraftübertragungseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwei getrennte hydraulische Systeme verwendet werden, eines zur hydraulischen Kraft- und/oder Wegübertragung, das andere als hydraulische Dämpfungseinrichtung (9).

5. Hydraulische Weg- und/oder Kraftübertragungseinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die hydraulische Dämpfungseinrichtung (9) aus mindestens einer Kolben/Zylindereinheit (10) besteht, wobei der Kolben (14, 17) den Zylinder (13) in zwei Arbeitsräume aufteilt und die Dämpfungswirkung dadurch erreicht wird, daß das Dämpfungsmedium von einem Arbeitsraum in den anderen verdrängt wird.

6. Hydraulische Weg- und/oder Kraftübertragungseinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß Kolben (14,17) oder Zylinder (13) der hydraulischen Dämpfungseinrichtung (9) mit der Betätigungseinrichtung bzw. der betätigbaren Einrichtung so zusammenwirken, daß die Arbeit zur Verdrängung des Dämpfungsmediums direkt von der Betätigungseinrichtung bzw. der betätigbaren Einrichtung aufgebracht wird.

7. Hydraulische Weg- und/oder Kraftübertragungseinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kolbenstange (15) eines Rohrkolbens (17) oder eines Verdrängerkolbens (14) der hydraulischen Dämpfungseinrichtung (9) mechanisch mit der Betätigungseinrichtung oder betätigbaren Einrichtung gekoppelt ist.

8. Hydraulische Weg- und/oder Kraftübertragungseinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolben/Zylindereinheit (10) der Dämpfungseinrichtung (9) parallel geschaltet in den Geber- (3) oder Nehmerzylinder (6) integriert ist.

9. Hydraulische Weg- und/oder Kraftübertragungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß sie in einem Kraftfahrzeug als Anfahrkupplungsbetätigungseinrichtung eingebaut ist.