DE3907993C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Kugel-Entleerventil nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Es ist allgemein bekannt, bei umlaufenden Lamellenkupplungen, z. B. in einem Automatgetriebe, Kugel- Entleerventile zur Entleerung des Kolbenraumes vom Drucköl nahe dem äußeren Durchmesser dieses Raumes anzuordnen. Damit soll der Kolben vom Rotationsdruck des Öles entlastet werden. Das Ventil öffnet selbsttätig, wenn der Kolbenraum entlüftet wird, weil dann kein Schaltdruck mehr anliegt und die Ventilkugel infolge der Wirkung der Fliehkraft vom Ventilsitz nach radial außen abgehoben wird. Das im Kupplungsraum nur dem Rotationsdruck unterworfene Drucköl kann infolge des Schlitzes zwischen der Ventilkugel und der Wandung des Kugelraumes sowie der Öffnung des Ventils hinter dem Kugelsitz z. B. in den Getrieberaum abfließen. Für eine schnelle Entleerung des Kolbenraumes ist es dabei günstig, wenn die Durchmesserdifferenz zwischen der Ventilkugel und dem Kugelraum möglichst groß ist, weil sich dadurch ein Spalt mit einem größeren Querschnitt ergibt.

Soll die Kupplung geschlossen werden, wird der Kolbenraum mit Drucköl beaufschlagt. Dabei muß durch die Strömungskräfte des ausströmenden Öles die Kugel aus der radial äußeren Lage entgegen der Wirkung der Fliehkraft auf den Ventilsitz verschoben werden, was bei hoher Drehzahl und einem großen Durchmesser des Kugelraumes bei nicht ausreichend hohem Schaltdruck zum Nichtschließen des Ventils und zu Störungen im Schließvorgang der Kupplung führt.

Wird mit einem kleineren Durchmesser des Kugelraumes diesem Nachteil entgegengewirkt, verringert sich zwar der Spalt und die Kugel schließt schneller das Entleerungsventil.

Dafür dauert aber die Entlastung des Kolbens bei der Öffnung der Kupplung länger, weil das Drucköl infolge dieses kleinen Spaltes und des damit festgelegten kleinen Abflußquerschnittes langsamer abfließt.

Eine gattungsgemäß ausgebildete Lamellenkupplung mit einem zweistufigen Kugel-Entleerventil ist aus der US-PS 29 54 040 bekannt. Dabei ist die Ventilkugel in einem Gehäuse angeordnet, in welchem durch eine stufenartig ausgebildete Bohrung zwei im Durchmesser unterschiedliche in axialer Richtung nebeneinanderliegende Kugelräume gebildet sind. Durch diese stufenartig abgesetzte Bohrung soll der durch den Druck im Kolbenraum gesteuerte Schließkraft des Kugel-Entleerventils verbessert werden. Dabei wird die Ventilkugel in zwei Schritten bis auf ihren Ventilsitz bewegt. Es treten dabei aber ebenfalls die eingangs erwähnten Probleme auf, daß die Strömungskräfte des ausströmenden Öls bei einem für den Entleervorgang günstigen Durchmesser des Ventilraumes nicht dazu in der Lage sind, die Ventilkugel entgegen der Wirkung der Fliehkraft auf den Ventilsitz zu bewegen.

Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, ein Kugel- Entleerventil nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 so weiterzuentwickeln, daß sowohl eine schnelle Entleerung des Kolbenraumes bei dem Öffnen der Kupplung wie auch eine schnelle Schließung des Entleerventils erfolgt, damit keine Verzögerung beim Schließen der Kupplung auftritt. Darüber hinaus soll die von der Drehzahl der Kupplung und der Höhe des Schaltdruckes vom Drucköl abhängige Funktion des Kugel- Entleerventils weitestgehend beseitigt werden, und schließlich soll dies mit möglichst einfachen Mitteln erfolgen.

Diese Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Merkmalen vom Anspruch 1 gelöst. Die im Durchmesser verschiedenen Kugelräume sind danach innerhalb einer Kugelaufnahmehülse vorgesehen, wobei diese Kugelaufnahmehülse an ihrer Stirnseite am Kolben der Kupplungsbetätigung anliegt. Zu Beginn eines Entleervorgangs des Kolbenraums, also vor dem Ausrücken der Lamellenkupplung, befindet sich die Kugel in dem im Durchmesser großen Kugelraum, wodurch der Kolbenraum schnell entleerbar ist, so daß sich gute Öffnungseigenschaften der Kupplung ergeben. Im ausgerückten Zustand der Lamellenkupplung hält der Kolben dagegen die Kugelaufnahmehülse in einer Stellung, in der sich die Kugel in dem einen kleineren Durchmesser aufweisenden Kugelraum befindet. Bei einer anschließenden Befüllung des Kolbenraums mit Druckmittel wird die Ventilkugel relativ schnell in ihre Schließstellung bewegt, so daß sich ein günstiges Einrückverhalten der Lamellenkupplung ergibt.

In vorteilhafter Weise kann gemäß Anspruch 2 die Nachführung der Kugelaufnahmehülse beim Schließen des Kolbens von einer Druckfeder erfolgen. Weiterhin besteht gemäß Anspruch 3 aber auch die Möglichkeit, in Abhängigkeit vom Schaltdruck des Drucköles im Kolbenraum eine Nachführung der Kugelaufnahmehülse beim Einrücken der Lamellenkupplung zu erzielen.

Weitere Einzelheiten der Erfindung werden anhand von Zeichnungen und von Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine teilweise dargestellte umlaufende Lamellenkupplung mit einem zweistufigen Entleerventil in Öffnungsstellung und im Schnitt;

Fig. 2 ein zweistufiges Entleerventil in geschlossener Stellung mit einer Druckfeder zur Betätigung der Kugelaufnahmehülse;

Fig. 3 ein zweistufiges Entleerventil nach Fig. 3, jedoch mit einem Druckraum für die axiale Verschiebung der Kugelaufnahmehülse.

Die Fig. 1 zeigt ein zweistufiges Kugel-Entleerventil 2 in seiner Öffnungsstellung. Es ist im Kupplungsträger 31 angeordnet und verbindet in dieser Stellung, in der eine Lamellenkupplung 3 geöffnet ist, einen Kolbenraum 33 mit einem Getrieberaum 41, der sich zwischen der umlaufenden Lamellenkupplung 3 und einem Getriebegehäuse 4 ergibt. Mit 34 ist ein Druckölzuführkanal und mit 35 eine Rückstellfeder für einen Kolben 32 bezeichnet. Am Kupplungsträger 31 sind in bekannter Weise Außenlamellen 36 und eine Endscheibe 37 und am Innenlamellenträger 38 Innenlamellen 39 angeordnet. Das Gehäuse 21 des zweistufigen Kugel-Entleerventils 2 hat an der inneren Seite einen Bund 210, mit dem es am Kupplungsträger 31 anliegt und der in den Kolbenraum 33 hineinragt, und einen nach außen gerichteten durchbohrten Boden 211, in dem zentrisch die Hülse mit dem Ventilsitz 22 und einer Öffnung 220 des Ventils 2 befestigt ist. Zwischen dem Gehäuse 21 und der Hülse für den Ventilsitz 22 ist axial verschiebbar eine Kugelaufnahmehülse 24 angeordnet, die eine abgesetzte Bohrung aufweist, so daß sich zwei nebeneinander liegende Kugelräume 25, 26, und zwar ein innen nahe am Ventilsitz liegender mit einem größeren Durchmesser D 1 und ein außen nahe am Kolben 32 der Lamellenkupplung 3 liegender mit einem kleineren Durchmesser D 2, ergeben. Die Kugelaufnahmehülse 24 wird außen im Gehäuse 21 und innen teilweise am großen Durchmesser D 1 der Hülse für den Ventilsitz 22 geführt. Zwischen der nach außen gerichteten Stirnseite der Kugelaufnahmehülse 24 und dem Boden vom Gehäuse 21 ergibt sich noch ein Federraum mit einer Druckfeder 27, die ständig die nach innen gerichtete Stirnseite an den Kolben 32 der Lamellenkupplung andrückt, so daß die Kugelaufnahmehülse 24 die axiale Verschiebung des Kolbens 32 beim Füllen und Entleeren des Kolbenraumes 33 mitmacht.

Die Fig. 2 zeigt ein zweistufiges Kugel-Entleerventil 2 nach der Fig. 1, jedoch in der geschlossenen Stellung, in der auch die umlaufende Lamellenkupplung 3 geschlossen ist und der Kolben 32 sich in der rechten Endstellung befindet. Das zweistufige Kugel-Entleerventil 2 nach den Fig. 1 und 2 wirkt wie folgt:
Wird zum Schließen der umlaufenden Lamellenkupplung 3 Drucköl über den Druckölzuführkanal 34 in den Kolbenraum 33 gefördert, wird auch die Kugel 23 mit Drucköl beaufschlagt, weil der Kugelraum 26 auch bei anliegender Stirnseite der Kugelaufnahmehülse 24 am Kolben 32 mit dem Kolbenraum verbunden ist. Infolge des kleinen Durchmessers D 2 vom Kugelraum 26 und der nur geringfügig radial nach außen über die Fliehkraft FF verschobenen Kugel 23 - Spalt 260 klein - wird diese sehr schnell auf den Ventilsitz gedrückt und verschließt die Öffnung 220, dabei kann vor diesem vorgang infolge des kleinen Spaltes 260 zwischen der Kugel 23 und dem nur wenig größeren Durchmesser D 2 des Kugelraumes 26 in der Ebene der Kugel sehr wenig Drucköl entweichen, so daß der Druckaufbau im Kolbenraum 33 schnell erfolgt und die umlaufende Lamellenkupplung 3 wie gewollt schnell geschlossen wird. Dies ist auch möglich bei relativ geringem Druck des Öles und bei hoher Drehzahl des Kupplungsträgers 31.

Da bei geschlossener Kupplung 3 der Kolben 32 die rechte Endlage einnimmt, hat die Druckfeder 27 die Kugelaufnahmehülse 24 in die in Fig. 3 dargestellte Lage verschoben. Die Kugel 23 befindet sich infolge dieser Verschiebung deshalb im Kugelraum 25 mit dem großen Durchmesser D 1. Wird nun der Kolbenraum 33 zum Zwecke der Öffnung der Lamellenkupplung 3 entlüftet, fällt auch der Öldruck auf die Kugel 23 weg. Unter der Wirkung der Fliehkraft FF legt sich die Kugel 23 radial nach außen an den großen Durchmesser D 1 im Kugelraum 25 an, so daß sehr schnell ein großer Spalt 250 in Verbindung mit der Öffnung 220 die Entleerung des Kolbenraumes 33 ermöglicht. Erst wenn der Kolben 32 unter der Wirkung der Rückstellfeder 35 die Lamellenkupplung schon geöffnet hat und gar kein bzw. nur wenig Öl sich noch im Kolbenraum 33 befindet, wandert die Kugel 23 infolge der Verschiebung von der Kugelaufnahmehülse 24 wieder in den Kugelraum 26 mit dem kleinen Durchmesser D 2, wie es in Fig. 2 dargestellt ist.

Wird der Druckraum 28, wie die Fig. 3 zeigt, über mindestens einen Kanal 29 mit dem Kugelraum 25, 26 verbunden, kann die Nachführung der Kugelaufnahmehülse 24 beim Schließen der Lamellenkupplung 3 über den Druck des Öles im Kolbenraum 33 erfolgen, so daß die Druckfeder 27 entfallen kann. Die Rückführung der Kugelaufnahmehülse 24 beim Öffnen der Kupplung - also dann, wenn kein Drucköl zur Verfügung steht - erfolgt ja über den Kolben 32 unter der Wirkung der Rückstellfeder 35. Die Erfindung ist nicht allein auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt. So kann z. B. das zweistufige Kugel-Entleerventil 2 auch im Kolben selbst angeordnet sein, wobei sich die Kugelaufnahmehülse 24 dann am Kupplungsträger 31 abstützt.

Bezugszeichen

2 zweistufiges Kugel-Entleerventil
21 Gehäuse
210 Bund
211 Boden
22 Hülse mit Ventilsitz
220 Öffnung
23 Ventilkugel; Kugel
24 Kugelaufnahmehülse
25 Kugelraum mit großem Durchmesser
250 großer Spalt
26 Kugelraum mit kleinem Durchmesser
260 kleiner Spalt
27 Druckfeder
28 Druckraum
29 Kanal
3 umlaufende Lamellenkupplung
31 Kupplungsträger
32 Kolben
33 Kolbenraum
34 Druckölzuführkanal
35 Rückstellfeder
36 Außenlamellen
37 Endscheibe
38 Innenlamellenträger
39 Innenlamellen
4 Getriebegehäuse
41 Getrieberaum

FS Schließkraft
FF Fliehkraft
D 1 großer Durchmesser
D 2 kleiner Durchmesser

Claims (3)

1. Zweistufiges Kugel-Entleerventil (1, 2) für den Kolbenraum (33) einer umlaufenden Lamellenkupplung (3) zur Entlastung des Kolbens (32) vom Rotationsdruck des Drucköls bei entlüftetem Kolbenraum (33), das stirnseitig des Kolbenraumes (33) angeordnet ist, mit einem Gehäuse (31), das axial von einer Öffnung (220) durchsetzt ist und einer vom Rotations- und Schaltdruck beaufschlagten in axialer Richtung auf einen Ventilsitz (22) wirkenden Ventilkugel (23), dadurch gekennzeichnet, daß eine im Gehäuse (21) axial verschiebbare Kugelaufnahmehülse (24) mit einer Stirnseite am Kolben (32) für die Kupplungsbetätigung anliegt und die axiale Bewegung des Kolbens (32) mit ausführt, wobei die Kugelaufnahmehülse (24) einen abgesetzten Innendurchmesser (D 1, D 2) aufweist, so daß sich zwei nebeneinanderliegende verbundene Kugelräume (25, 26) mit unterschiedlichem Durchmesser (D 1, D 2) für die Ventilkugel (23) ergeben und sich aufgrund der Axialverschiebung der Kugelaufnahmehülse (24) die Ventilkugel (23) bei geschlossener Lamellenkupplung (3) und geschlossenem zweistufigen Kugel-Entleerventil (2) im Kugelraum (25) mit dem großen Durchmesser (D 1) und bei offener Lamellenkupplung (3) und offenem Kugel- Entleerventil (2) im Kugelraum (26) mit dem kleineren Durchmesser (D 2) befindet.

2. Kugel-Entleerventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Boden (211) des Gehäuses (21) und der Kugelaufnahmehülse (24) in einem Federraum eine Druckfeder (27) angeordnet ist, die die Kugelaufnahmehülse (24) mit einer Stirnseite immer an den Kolben (32) der Lamellenkupplung (3) drückt.

3. Kugel-Entleerventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Gehäuse (21) und der Hülse (22) ein Druckraum (28) vorgesehen ist, welcher über einen Kanal (29) mit den Kugelräumen (25, 26) verbunden ist, so daß die Kugelaufnahmehülse (24) über den Schaltdruck beim Schließen der Lamellenkupplung (3) dem Kolben (32) nachgeführt wird.