DE4334551C2 - Hydraulische Betätigungseinrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine hydraulische Betätigungseinrichtung nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.

Derartige hydraulische Betätigungseinrichtungen für Trennkupplungen im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges sind allgemein bekannt. Sie bestehen aus einem Geberzylinder, der vom Kupplungspedal beaufschlagbar ist. Von diesem Geberzylinder führt eine Hydraulikleitung zu einem Nehmerzylinder, der wiederum den Ausrückmechanismus die Kupplung betätigt.

Bei extremer Fahrweise können ungewöhnlich hohe Geschwindigkeiten für das Einkuppeln auftreten. In diesen Fällen wird der gesamte Antriebsstrang stark belastet. Alle Teile des Antriebsstranges müssen in ihren Festigkeiten auf diese selten auftretenden Belastungen ausgelegt werden.

Die DE-OS 37 36 584 sieht in der Hydraulikleitung zwischen Geber- und Nehmerzylinder ein Drosselventil vor. Das Drosselventil verhindert bei dieser Auslegung ein schnelles Zurückfließen der Hydraulikflüssigkeit vom Nehmer­ zylinder zum Geberzylinder beim Einkuppeln. Dies bewirkt faktisch eine Ge­ schwindigkeitsverminderung des Einkuppelns. In einer zweckmäßigen Aus­ führung der Vorveröffentlichung ist ein Ventilgehäuse dargestellt, innerhalb dessen ein Ventilkörper gegen Federkraft verschiebbar gelagert ist. Der Ventilkörper weist eine stets offene Durchgangsbohrung auf. Eine Stirnseite ist dabei als Dichtfläche ausgelegt, die mit einer korrespondierenden Dicht­ fläche des Ventilgehäuses zusammenwirkt. Der Ventilkörper ist desweiteren als rotationssymmetrischer Körper ausgelegt, in dessen Mantelfläche über den Umfang in regelmäßigen Abständen Axialnuten eingearbeitet sind. Im Querschnitt ähnelt der Ventilkörper dadurch einem Stern.

Das Drosselventil nach der Vorveröffentlichung arbeitet in der Weise, dass es im Normalfall einen ungehinderten Durchfluß der Hydraulikflüssigkeit so­ wohl vom Geberzylinder zum Nehmerzylinder als auch umgekehrt zuläßt. Erhöht sich jedoch die Rückflußgeschwindigkeit (vom Nehmerzylinder zum Geberzylinder), beaufschlagt der dadurch entstehende höhere Flüssigkeits­ druck den Ventilkörper und schiebt ihn gegen die Dichtflächen. In dieser Lage verschließen die Dichtflächen die Axialnuten und es ist nur noch ein Rückfluß durch die stets offene zentrale Durchflußöffnung möglich. Die Fließgeschwindigkeit wird dadurch stark gedrosselt, mit der Wirkung, dass die Kupplung langsamer schließt.

Ein ähnliche Lösung zeigt das DE-GM 18 35 301, bei dem das Drosselventil im Nehmerzylinder integriert ist. Die Druckfeder drückt das Schließorgan bei dieser Ausführung stets gegen den Dichtfläche, so daß beim Niederdrücken des Kupplungspedals die Hydraulikflüssigkeit zuerst das Schließorgan von seinem Dichtsitz abheben muß. Erst dann ist der ungehinderte Durchfluß zum Kolben des Nehmerzylinders geöffnet.

In dem zur Bildung des Oberbegriffes herangezogenen DE-GM 17 85 882 ist das Drosselventil ebenfalls in dem Nehmer­ zylinder integriert. Das Schließorgan besteht hier aus einer Scheibe, an der sich axial erstreckende Verankerungslaschen ausgebildet sind. Diese La­ schen greifen in eine Nut des Nehmerzylinderkolbens. Dabei ist die axiale Breite der Nut so gewählt, daß sich das Schließorgan innerhalb des durch die Nut vorgegebenen Wegs axial hin- und herbewegen kann. Das Schließ­ organ selbst liegt von Anfang an an der Dichtungsfläche des Ventilkörpers.

Es wird dabei in erster Linie durch die in der eigentlichen Kupplung ange­ ordnete Tellerfeder in diese Lage gedrückt.

Schließlich zeigt die ebenfalls gattungsgemäße DE 41 42 744 A1 eine Betätigungseinrichtung in mehreren Ausführungsformen. Bei jeder dieser Ausführungsformen dient als Schließorgan ein scheibenförmiges Bauteil, das wie bei den beiden vor­ stehenden Lösungen, stets gegen die Dichtungsfläche im Ventilkörper ge­ drückt wird. Erst durch den Druck der Hydraulikflüssigkeit - beim Niedertreten des Kupplungspedals - öffnet das Schließorgan und läßt den ungehinderten Durchfluß zu.

Es ist Aufgabe der Erfindung, für eine gattungsgemäße Betätigungs­ vorrichtung einen Ventilkörper vorzusehen, bei dem das Schließorgan beim Abheben von der Dichtfläche sicher verlagerbar ist.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst mit den kennzeichnenden Mitteln des Hauptanspruchs. Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ergibt sich aus dem Unteranspruch.

Nach der Erfindung weist also das Schließorgan einen axialen becher­ förmigen Fortsatz auf, innerhalb dem die Druckfeder teilweise gehalten ist. Dadurch ergibt sich eine sichere und definierte Halterung der Druckfeder einerseits und eine Führung des Schließorgans andererseits.

Desweiteren ist es vorteilhaft, die Becherwand mit Durchtrittsöffnungen für die Hydraulikflüssigkeit zu versehen. Dadurch wird ein ungehinderter Weiterfluß der Hydraulikflüssigkeit sichergestellt.

Dabei geht die Erfindung von dem bekannten Gedanken aus, dass das Drosselventil nicht notwendigerweise beim normalen Betätigen der Kupplung stets ein ungehinderter Durchfluß der Hydraulikflüssigkeit zulassen muß.

Vielmehr hat sich gezeigt, dass beim Auskuppeln, also beim Niedertreten des Kupplungspedals, ein gewisser anfänglicher Widerstand ohne weiteres in Kauf genommen werden kann.

Entsprechend ist ein Schließorgan vorgesehen, das so von einer Druckfeder beaufschlagt ist, dass es gegen eine Dichtfläche anliegt. Wird das Kupplungspedal niedergetreten bzw. der Geberzylinder beaufschlagt, so be­ wirkt der sich aufbauende Flüssigkeitsdruck ein Verschieben des Schließ­ organs gegen diese Druckfeder mit der Folge, dass das Schließorgan den vollständigen Durchflußquerschnitt für den ungehinderten Weiterfluß der Hydraulikflüssigkeit freigibt.

Beim Rückfluß der Hydraulikflüssigkeit vom Nehmerzylinder dagegen drückt neben der Druckfeder auch der Flüssigkeitsdruck das Schließorgan gegen seine Dichtflächen. Es verbleibt als Durchflußöffnung nur die stets offene Durchgangsbohrung, die auch beim normalen Einkuppeln nur einen in der Geschwindigkeit gedrosselten Rückfluß zuläßt.

In einer einfachen Ausführungsform hat das Drosselventil ein einstückiges Ventilgehäuse mit einer mehrfach abgestuften Durchgangsbohrung. In einem Bohrungsabschnitt mit mittlerem Durchmesser ist das Schließorgan ange­ ordnet. Dabei ist die Außenkontur des Schließorgans gegenüber der Innen­ wandung des Bohrungsabschnittes so ausgelegt, dass über sie hinweg Hydraulikflüssigkeit ungehindert fließen kann. Im einfachsten Fall wird dies dadurch erreicht, dass die Außenabmessungen des Schließorgans kleiner sind als die lichte Weite des Bohrungsabschnittes.

Das Schließorgan ist in diesem Bohrungsabschnitt sicher gehalten. Zum einen kann es sich mit dem Rand seines becherförmigen Fortsatzes flußab­ wärts, also vom Geberzylinder zum Nehmerzylinder, an einem als Anschlag dienenden Stufensprung der abgesetzten Durchgangsbohrung des Ventilgehäuses abstützen. Zum anderen ist in einer zweckmäßigen Ausführung in dem flußaufwärts liegenden Bohrungsabschnitt mit größerem Durchmesser ein Ringkörper eingesetzt, der mit einer Seite zugleich Anschlag und Dicht­ fläche für das Schließorgan bildet.

Die Druckfeder stützt sich in zweckmäßiger Weise ebenfalls an einem Stufensprung zwischen zwei Bohrungsabschnitten einerseits und - wie zuvor erwähnt - am Schließorgan andererseits ab.

Schließlich kann in einer Vereinfachung das Drosselventil integriert in den Geberzylinder oder in den Nehmerzylinder eingebaut sein. Soweit es zweckmäßig ist, kann sowohl der Geberzylinder als auch der Nehmerzylinder ein derartiges Drosselventil aufnehmen.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Be­ schreibung eines Ausführungsbeispiels mit der dazugehörigen Zeichnung. Es zeigen

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer hydraulischen Kupplungs­ betätigung und

Fig. 2 im vergrößerten Maßstab ein Drosselventil entsprechend der in Fig. 1 mit dem Kreis A bezeichneten Einzelheit.

Die in Fig. 1 dargestellte hydraulische Betätigungseinrichtung ist für eine Trennkupplung im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges bestimmt. Die Trennkupplung selbst ist nicht dargestellt, jedoch führt zu deren Ausrück­ mechanismus eine Kolbenstange 1a eines Nehmerzylinders 1. Die Kolben­ stange 1a selbst führt innerhalb des Nehmerzylinders 1 zu einem verschieb­ baren Kolben 2. Fährt der Kolben 2 bzw. die Kolbenstange 1a in der Zeichnungsebene nach rechts, so wird die Kupplung geöffnet, das heißt die Antriebseinheit wird vom nachfolgenden Schaltgetriebe getrennt.

Neben dem Nehmerzylinder 1 zeigt die Fig. 1 einen Geberzylinder 3 mit einer Kolbenstange 3a, die mit einem Kupplungspedal 4 verbunden ist. Andererseits weist die Kolbenstange 3a an ihrem anderen Ende wiederum einen in dem Geberzylinder 3 verschiebbaren Kolben 5 auf. Durch Nieder­ drücken des Kupplungspedals 4 bewegt sich der Kolben 5 mit der Kolben­ stange 3a in der Zeichnungsebene nach links.

Der Geberzylinder 3 ist mit dem Nehmerzylinder 1 über eine Hydraulikleitung 6 verbunden. In die Hydraulikleitung 6 ist ein Drosselventil 7 eingesetzt, das in Fig. 2 in seinen Einzelheiten und im vergrößertem Maßstab dargestellt ist.

Das Drosselventil 7 nach Fig. 2 besteht aus einem einstückigen Ventil­ gehäuse 8 mit einer mehrfach abgestuften Durchgangsbohrung 9. Dabei ist die Durchgangsbohrung 9 in der Weise abgestuft, dass die Durchmesser der einzelnen Bohrungsabschnitte immer kleiner werden. Ein Bohrungsabschnitt 9a mit dem größten Durchmesser ist dem in Fig. 1 dargestellten Geber­ zylinder 3 zugeordnet. Daran schließt sich flußabwärts ein Bohrungsabschnitt 9b mit mittlerem Durchmesser an. Flußabwärts ist die Flußrichtung der Hydraulikflüssigkeit vom Geberzylinder zum Nehmerzylinder bezeichnet. In Fig. 2 wird dies mit den Pfeilen 10 und 11 symbolisiert.

An den Bohrungsabschnitt 9b schließt sich wiederum ein Bohrungsabschnitt 9c mit weiter verringertem Durchmesser an. Schließlich geht die Durch­ gangsbohrung 9 in einen Bohrungsabschnitt 9d mit geringstem Durchmesser über. In dem Bohrungsabschnitt 9a ist ein Innengewinde und im Bereich des Bohrungsabschnittes 9d ein Außengewinde eingeschnitten. Über diese Ge­ winde lassen sich die Leitungsabschnitte der Hydraulikleitung 6 anschließen.

Im Bohrungsabschnitt 9b sitzt ein Schließorgan 12 verschiebbar gegen die Kraft einer Druckfeder 13. Die Druckfeder 13 stützt sich einmal am Stufen­ sprung zwischen den Bohrungsabschnitten 9c und 9d ab. Mit ihrem anderen Ende drückt sie das Schließorgan 12 gegen einen Ringkörper 14, der in den Bohrungsabschnitt 9a eingepreßt ist. Das Schließorgan 12 bildet an seiner dem Ringkörper 14 zugewandten Seite eine Dichtfläche aus. In gleicher Weise ist am Ringkörper 14 eine Dichtfläche vorgesehen. Desweiteren weist das Schließorgan 12 eine zentrale Durchflußöffnung 12a sowie einen becherförmigen axialen Fortsatz 12b auf. Innerhalb des becherförmigen Fortsatzes 12b ist teilweise die Druckfeder 13 angeordnet und damit ge­ halten. Der übrige Teil der Druckfeder 13 ist im Bohrungsabschnitt 9c ge­ führt.

Die Durchflußöffnung 12a erlaubt in jeder Stellung des Schließorgans 12 einen Durchfluß der Hydraulikflüssigkeit und zwar sowohl von der einen als auch der anderen Richtung.

Solange die Druckfeder 13 das Schließorgan 12 gegen den Ringkörper 14 preßt, ist lediglich der Durchfluß durch die Durchflußöffnung 12a möglich. Bewegt sich das Schließorgan 12 vom Ringkörper 14 weg, kann Hydraulik­ flüssigkeit auch um das Schließorgan 12 herum fließen. Hierzu müssen im Verschiebebereich des Schließorgans 12 Durchtrittsöffnungen vorgesehen sein. Im einfachsten Fall kann dies - wie in Fig. 2 deutlich erkennbar - durch die Dimensionierung der Außenabmessungen des Schließorgans 12 gegen­ über dem Innendurchmesser des Bohrungsabschnitts 9b erfolgen. Im ge­ zeichneten Fall ist der Durchmesser des Schließorgans 12 wesentlich geringer als der Innendurchmesser des Bohrungsabschnitts 9b, so dass sich beim Verlagern des Schließorgans 12 ein Durchflußspalt einstellt. Das Schließorgan 12 kann sich flußabwärts verlagern, bis der Rand des becherartigen Fortsatzes 12b gegen den Stufensprung zwischen dem Bohrungs­ abschnitt 9b und 9c stößt.

Das Drosselventil nach Fig. 2 arbeitet wie folgt. Beim Niedertreten des Kupplungspedals 4 nach Fig. 1, das heißt bei einem Verschieben des Kolbens 5 in der Zeichnungsebene nach rechts, baut sich in der Hydraulik­ leitung 6 vor dem Drosselventil 7 ein Druck auf, der ein Zurückschieben des Schließorgans 12 gegen die Kraft der Druckfeder 13 bewirkt. Die Druckfeder 13 ist entsprechend schwach ausgelegt, so dass für den Fahrer beim Nieder­ treten der Kupplung der Federwiderstand nicht nennenswert spürbar ist. Durch das sich zurückverlagernde Schließorgan 12 strömt Hydraulik­ flüssigkeit außer durch die Durchgangsöffnung 12a auch um das Schließ­ organ 12 herum in Richtung zum Nehmerzylinder 1 (Pfeil 11). Dabei ist der gesamte Durchflußquerschnitt so gewählt, dass ein ungehindertes Fließen der Hydraulikflüssigkeit gewährleistet ist.

Nach Beendigung des Niedertretens des Kupplungspedals schließt das Schließorgan 12, bedingt durch die Feder 13, sofort, das heißt, das Schließ­ organ legt sich wieder gegen die Dichtfläche des Ringkörpers 14 an.

Beim Schließen der Kupplung, also wenn der Fahrer das Kupplungspedal 4 wieder losläßt, drücken die ebenfalls federbelasteten Teile der Kupplung auf die Kolbenstange 1a des Nehmerzylinders 1. Der Kolben 2 wird nach links bewegt und der sich aufbauende Druck in der Hydraulikleitung 6 drückt das Schließorgan 12 noch stärker gegen die Dichtfläche des Ringkörpers 14. In dieser Stellung ist nur noch der Durchfluß durch die Durchflußöffnung 12a des Schließorgans 12 möglich. Die Folge ist eine verminderte Rückfluß­ geschwindigkeit und damit ein langsameres Schließen der Kupplung. Belastungsspitzen im Antriebsstrang werden somit weitgehend unterbunden.

Claims (2)

1. Hydraulische Betätigungsvorrichtung für eine Trennkupplung im An­ triebsstrang eines Kraftfahrzeuges,
mit einem dem Kupplungspedal zugeordneten Geberzylinder und ei­ nem die Trennkupplung beaufschlagenden Nehmerzylinder, wobei der Geberzylinder und der Nehmerzylinder über eine Hydraulikleitung mit­ einander verbunden sind;
in der Hydraulikleitung ist ein Drosselventil vorgesehen, das wenigs­ tens den Rückfluß der Hydraulikflüssigkeit vom Nehmerzylinder zum Geberzylinder drosselt;
in einem Ventilgehäuse des Drosselventils ist ein Ventilkörper in Form eines scheibenförmigen Schließorgans verschiebbar gehalten, dessen als Dichtfläche ausgebildete Stirnseite durch eine Druckfeder gegen eine entsprechende Dichtfläche des Ventilgehäuses anliegt;
die Druckfeder wirkt dem Fluß der Hydraulikflüssigkeit vom Geberzy­ linder zum Nehmerzylinder entgegen, wobei das Schließorgan bei Beaufschlagen durch die Hydraulikflüssigkeit in dieser Flußrichtung den Durchflußquerschnitt vergrößert,
dadurch gekennzeichnet, daß das Schließorgan (12) einen axialen, becherförmigen Fortsatz (12b) aufweist, innerhalb dessen die Druck­ feder (13) teilweise angeordnet und mit diesem Teilabschnitt durch die Druckfeder (13) geführt ist und daß die Außenkontur des Schließor­ gans (12) gegenüber der Innenwand des Ventilgehäuses so gestaltet ist, daß ein ungehinderter Durchfluß der Hydraulikflüssigkeit gewähr­ leistet ist.

2. Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der becherförmige Fortsatz (12b) Durchtrittsöffnungen für die Hydraulikflüssigkeit vorsieht.