DE19730030A1 - Betätigungseinrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Betätigungseinrichtung, insbesondere zur Betätigung von Reibungskupplungen, welche zwischen einem Motor und einem Getriebe vorgesehen werden.

Derartige Betätigungseinrichtungen für Reibungskupplungen sind allgemein bekannt und bestehen üblicherweise aus einem Geberzylinder und einem Nehmerzylinder, welche über eine Hydraulikleitung miteinander verbunden sind.

Bei derartigen Betätigungseinrichtungen kann es bei zu schnellem Einkuppeln - zumindest in manchen Betriebszuständen des Fahrzeuges - vorkommen, daß unzulässig hohe Drehmomente bzw. Drehmomentanstiegsraten auftreten, die ein unkomfortables oder gar gefährliches Schließen der Reibungskupplung bewirken. So z. B. kann ein zu schnelles Einkuppeln in den unteren Gängen (1. und 2. Gang) ein Aufschaukeln des Antriebsstranges bewirken oder aber, sofern der Motor keine entsprechend hohe Drehzahl aufweist, ein Abwürgen desselben. Ungewöhnlich hohe Schließgeschwindigkeiten für die Reibungskupplung können aber auch Schäden im Antriebsstrang bewirken, insbesondere dann, wenn beim Anfahren des Kraftfahrzeuges der Motor auf eine hohe Drehzahl gebracht wird und bei beladenem Fahrzeug die Kupplung plötzlich geschlossen wird. Es ist auch mit Extremschließgeschwindigkeiten zu rechnen, die durch Abrutschen des Fahrerfußes vom Kupplungspedal entstehen und einen sogenannten Knallstart verursachen. Sofern derartige Betriebszustände und somit die dadurch entstehenden Extrembelastungen auftreten können, müssen alle Teile des Antriebsstranges bezüglich ihrer Festigkeit auf diese Betriebszustände ausgelegt werden.

Durch die DE-GM 17 85 882 ist bereits bekannt geworden, ein Drosselventil vorzusehen, das beim Rückströmen der Druckflüssigkeit vom Nehmerzylinder zum Geberzylinder wirksam wird, wodurch die Schließgeschwindigkeit der Reibungskupplung auf ein maximal zulässiges Maß begrenzt werden kann. Zur Bildung der Drosselstelle sind dabei mehrere Bauteile erforderlich, die bezüglich ihrer Ausgestaltung auch verhältnismäßig aufwendig sind.

Der vorliegenden Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, in einfacher und kostengünstiger Weise innerhalb einer hydraulischen Kraftübertragung eine Drosselung zu schaffen. Insbesondere soll die Anzahl der hierfür erforderlichen Bauteile auf ein Minimum reduziert werden und diese Bauteile auch kostengünstig herstellbar sein.

Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erzielt, daß im hydraulischen Kraftübertragungsweg zwischen den beiden Zylindern der Betätigungseinrichtung ein Drosselventil vorgesehen ist, welches als Drosselelement eine Schraubenfeder mit aneinanderliegenden Windungen aufweist, wobei der durch die Schraubenfeder definierte Durchflußquerschnitt durch relative Verlagerung wenigstens einzelner der Windungen veränderbar ist. Im nicht beaufschlagten Zustand der Schraubenfeder liegen die Windungen in vorteilhafter Weise zumindest annähernd abdichtend aneinander. In vorteilhafter Weise wird dabei die Schraubenfeder derart eingebaut, daß bei einer bestimmten Druckerhöhung die Schraubenfeder durch Abheben wenigstens einzelner Windungen voneinander den Durchflußquerschnitt vergrößert. Für manche Anwendungsfälle kann es jedoch auch zweckmäßig sein, die Schraubenfeder derart auszugestalten, daß sie im montierten Zustand voneinander beabstandete Windungen aufweist, zwischen denen unterhalb eines bestimmten Druckniveaus das Druckmedium hindurchfließen kann, wohingegen beim Auftreten innerhalb des Systems einer unzulässig hohen Druckanstiegsrate bzw. einer unzulässig hohen Druckwelle die entsprechenden Windungen aufeinander zu bewegt werden und somit den Durchflußquerschnitt zumindest verringern. Bei entsprechend hohem schlagartigem Druckanstieg können sich die Windungen auch axial aneinander abstützen, also den ursprünglich zwischen den Windungen gebildeten Durchflußquerschnitt zumindest im wesentlichen vollständig schließen.

In vorteilhafter Weise kann die Schraubenfeder kegelstumpfförmig ausgebildet sein, wobei es dann zweckmäßig sein kann, wenn die kleinste Windung dieser Feder den Drosselquerschnitt begrenzt bzw. definiert. In vorteilhafter Weise kann die Schraubenfeder derart in die Betätigungseinrichtung eingebaut sein, daß bei einer Flußrichtung des Hydraulikmediums vom Geberzylinder zum Nehmerzylinder zumindest einige der Windungen zur Vergrößerung des Durchflußquerschnittes voneinander abheben können. Zweckmäßig kann es weiterhin sein, wenn bei einer Flußrichtung des Hydraulikmediums vom Nehmerzylinder zum Geberzylinder die Windungen gegeneinander beansprucht werden können, wodurch die Dichtwirkung zwischen den Windungen vergrößert wird.

In besonders vorteilhafter Weise kann die als Drosselelement dienende Schraubenfeder im Bereich eines Verbindungselementes der Betätigungsvor­ richtung angeordnet werden. Dieses Verbindungselement kann beispielsweise durch eine Schraube oder Mutter gebildet sein und in vorteilhafter Weise die Hydraulikleitung mit dem Nehmer- oder dem Geberzylinder verbinden. Die Feder kann jedoch auch in den Nehmer- oder Geberzylinder integriert werden.

Anhand der Fig. 1 bis 3 sei die Erfindung näher erläutert.

Die Fig. 1 zeigt schematisch eine Betätigungseinrichtung 1 für eine zwischen einem Motor und einem Getriebe anzuordnende Reibungskupplung 2. Die Tellerfeder 3 der Reibungskupplung 2, ist über einen in einem Ausrücker 4 integrierten Nehmerzylinder 5 betätigbar. Der Nehmerzylinder 5 ist über eine Hydraulikleitung 6 mit einem Geberzylinder 7 verbunden, der über ein Kupplungspedal 8 betätigt wird. Im hydraulischen Kraftübertragungsweg zwischen dem Geberzylinder 7 und dem Nehmerzylinder 5 ist ein Drosselelement 9 vorgesehen, dessen Funktion im Zusammenhang mit den Fig. 2 und 3 näher beschrieben wird.

Die Fig. 2 und 3 zeigen das durch eine Schraubenfeder 10 gebildete Drosselelement 9. Die Schraubenfeder 10 ist innerhalb einer Verbindungs­ schraube 11 vorgesehen, welche die Hydraulikleitung 6 mit dem Geberzylinder 7 verbindet. Das Drosselelement 9 kann jedoch auch an einer beliebigen Stelle der Verbindungsleitung 6 oder aber in den Nehmerzylinder 5 oder in den Geberzylinder 7 integriert werden. Die Schraubenfeder 10 ist am freien Endbereich 12 der Verbindungsschraube 11 vorgesehen, so daß eine einfache Montage des Drosselelementes 9 gewährleistet ist. Die kegelstumpfförmig ausgebildete Schraubenfeder 10 ist derart montiert, daß sie in den Kanal 13 der Verbindungsschraube 11 hineinragt. Die kegelstumpfförmige Schraubenfeder 10 ist dabei derart ausgebildet, daß sie sich in Richtung in das Innere des Kanales 13 verjüngt. Die einzelnen Windungen 14 der Feder 10 sind in bezug aufeinander derart ausgebildet, daß sie im nicht belasteten Zustand der Feder 10 aneinanderliegen, so daß sie in den Bereichen, an denen sie aneinanderliegen, abdichtend wirken. Die Halterung der Feder 10 an dem Verbindungselement 11 kann beispielsweise dadurch gewährleistet sein, daß die im Durchmesser größere Windung 15 in eine radiale Nut bzw. in einen radialen Einstich 16 des Verbindungselementes 11 mit einer gewissen Vorspannung aufgenommen ist. Der Drosselquerschnitt 17 ist durch die Federwindung 18 mit kleinstem Durchmesser definiert. Die Schraubenfeder 10 ist in das Element 11 derart eingebaut, daß bei einer Betätigung des Kupplungshebels 8, also beim Ausrücken der Reibungskupplung 2, das Hydraulikmedium entsprechend den Pfeilen 19 gemäß Fig. 3 durch das Drosselelement 9 hindurchfließt, wohingegen beim Einrücken der Reibungskupplung 2, also beim Zurückführen des Kupplungspedales 8 in die Ausgangsposition, das Hydraulikmedium entsprechend dem Pfeil 20 gemäß Fig. 2 durch das Drosselelement 9 hindurchfließt.

Aus Fig. 3 ist zu entnehmen, daß bei einer entsprechend schnellen Betätigung des Kupplungspedales 8 der in dem Hydraulikmedium aufgebaute Druck vor dem Drosselelement 9 ausreichend hoch ist, um zumindest einige der Windungen 14 axial voneinander abzuheben, so daß das Hydraulikmedium zwischen diesen Windungen zirkulieren kann. Es wird also dadurch der Durchflußquerschnitt vergrößert. Die Betätigung der Reibungskupplung 2 wird also dadurch nicht verzögert, da in Abhängigkeit der Betätigungsgeschwindigkeit am Kupplungspedal 8 der Durchflußquerschnitt des Drosselelementes 9 sich entsprechend im Sinne einer Vergrößerung anpaßt. Beim Einkuppelvorgang, also beim Loslassen des Kupplungspedales 8 wird die maximal mögliche Einkuppelgeschwindigkeit für das vorhandene System 1 durch den Drosselquerschnitt 17 bestimmt. Der Drosselquerschnitt 17 ist dabei derart auf das System 1 abgestimmt, daß keine unzulässig hohe Einkuppelgeschwindigkeit auftreten kann. Rutscht z. B. der Fuß des Fahrers vom Pedal 8 bei ausgekuppelter Reibungskupplung 2, so wird aufgrund der Rückstellkraft der Tellerfeder 3 der Kolben des Nehmerzylinders 5 zwar schnell zurückgestellt, die Geschwindigkeit dieser Rückstellung ist jedoch durch das Drosselelement 9 auf eine maximal zulässige Geschwindigkeit begrenzt. Diese Begrenzung erfolgt durch Anstauen der hydraulischen Flüssigkeit vor der Schraubenfeder 10, so daß die Windungen 14 dieser Schraubenfeder 10 noch zusätzlich aneinandergedrückt werden. Durch die Drosselöffnung 17 wird der zum vollständigen Einrücken der Reibungskupplung 2 erforderliche Druckabbau gezielt gesteuert.

Das erfindungsgemäße Drosselelement 9 kann allgemein bei mit Druckmittel, wie insbesondere hydraulischer Flüssigkeit arbeitenden Einrichtungen, Verwendung finden. Die Federeigenschaften bzw. die Durchflußcharakteristik des Drosselelementes 9 kann durch entsprechende Dimensionierung der Federwindungen sowie Materialauswahl auf den jeweiligen Einsatzfall angepaßt werden. Die Feder 10 kann z. B. aus Metall oder Kunststoff bestehen.

Die mit der Anmeldung eingereichten Patentansprüche sind Formulierungsvor­ schläge ohne Präjudiz für die Erzielung weitergehenden Patentschutzes. Die Anmelderin behält sich vor, nach weitere, bisher nur in der Beschreibung und/oder Zeichnungen offenbarte Merkmale zu beanspruchen.

In Unteransprüchen verwendete Rückbeziehungen weisen auf die weitere Ausbildung des Gegenstandes des Hauptanspruches durch die Merkmale des jeweiligen Unteranspruches hin; sie sind nicht als ein Verzicht auf die Erzielung eines selbständigen, gegenständlichen Schutzes für die Merkmale der rück­ bezogenen Unteransprüche zu verstehen.

Die Gegenstände dieser Unteransprüche bilden jedoch auch selbständige Erfindungen, die eine von den Gegenständen der vorhergehenden Unter­ ansprüche unabhängige Gestaltung aufweisen.

Die Erfindung ist auch nicht auf das Ausführungsbeispiel der Beschreibung beschränkt. Vielmehr sind im Rahmen der Erfindung zahlreiche Abänderungen und Modifikationen möglich, insbesondere solche Varianten, Elemente und Kom­ binationen und/oder Materialien, die zum Beispiel durch Kombination oder Abwandlung von einzelnen in Verbindung mit den in der allgemeinen Beschreibung und Ausführungsformen sowie den Ansprüchen beschriebenen und in den Zeichnungen enthaltenen Merkmalen bzw. Elementen oder Verfahrens­ schritten erfinderisch sind und durch kombinierbare Merkmale zu einem neuen Gegenstand oder zu neuen Verfahrensschritten bzw. Verfahrensschrittfolgen führen.

Claims (7)

1. Hydraulische Betätigungseinrichtung für eine zwischen einem Motor und einem Getriebe vorzusehende Reibungskupplung, wobei die Betäti­ gungseinrichtung einen einem Kupplungspedal zugeordneten Geberzylinder und einen für die Beaufschlagung der Reibungskupplung bestimmten Nehmerzylinder besitzt und die beiden Zylinder über eine Hydraulikleitung miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß im hydraulischen Kraftübertragungsweg zwischen den beiden Zylindern ein Drosselventil vorgesehen ist, das eine im Fluß des Hydraulikmediums angeordnete Schraubenfeder mit aneinanderliegenden Windungen aufweist, wobei die Schraubenfeder ein Drosselelement bildet, dessen Durchflußquerschnitt durch relative Verlagerung der Windungen veränderbar ist.

2. Betätigungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schraubenfeder kegelstumpfförmig ausgebildet ist.

3. Betätigungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Flußrichtung des Hydraulikmediums vom Geberzylinder zum Nehmerzylinder zumindest einige der Windungen der Schraubenfeder zur Vergrößerung des Durchflußquerschnittes voneinander abheben können.

4. Betätigungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß bei einer Flußrichtung des Hydraulikmediums vom Nehmerzylinder zum Geberzylinder die Windungen der Schraubenfeder gegeneinander beansprucht werden, wodurch ein vorbestimmter verringerter Durchflußquerschnitt gewährleistet ist.

5. Betätigungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Drosselquerschnitt durch die kleinste Windung einer kegelstumpfförmig gewickelten Schraubenfeder definiert ist.

6. Betätigungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schraubenfeder im Bereich eines Verbindungs­ elementes, wie Schraube oder Mutter, vorgesehen ist.

7. Betätigungseinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungselement die Hydraulikleitung mit dem Nehmerzylinder oder dem Geberzylinder verbindet.