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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Druckbegrenzungseinrichtung für ein hydraulisches System zur Betätigung einer Kupplung, insbesondere eines Kraftfahrzeuges. Dabei umfasst das hydraulische System einen Geberzylinder und einen Nehmerzylinder.
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Aus der
EP 1 596 085 A2 ist eine derartige Druckbegrenzungseinrichtung in einer hydraulischen Strecke zur Kupplungsbetätigung bekannt, wobei die hydraulische Strecke einen Nehmerzylinder und einen Geberzylinder umfasst, die über zumindest eine mit einem Fluid durchströmte Leitung hydraulisch miteinander verbunden sind. Dabei weist die Druckbegrenzungseinrichtung einen topfförmig gestalteten, axial in einer Bohrung ihres Gehäuses beweglichen Haltering auf. Der Haltering weist in seinem Bodenteil eine zentrische Blendenbohrung und mindestens eine auf einem Teilkreis radial von dieser beabstandete Öffnung auf. Der Haltering wird von einer Feder, die sich an einem in das Gehäuse eingesetzten Gehäuseabschluss abstützt, gegen das Gehäuse der Druckbegrenzungseinrichtung vorgespannt.
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Beim Auskuppeln wird der Haltering gegen das Gehäuse gedrückt und die Blendenbohrung und die Öffnungen werden vom Fluid durchströmt. Beim Einkuppeln strömt das Fluid ebenfalls über die Blendenbohrung und die Öffnungen. Dabei sind, wenn mehrere Bohrungen durchströmt werden, die Druckabfälle gering. Der Druckabfall steigt aber mit dem Volumen des strömenden Fluids an. Wird der Druckabfall größer als die Vorlast der Feder, bewegt sich der Haltering axial gegen die Kraft der Feder, bis er gegen den Gehäuseverschluss gedrückt wird. In diesem Zustand kann dann nur noch die Blendenbohrung vom Fluid durchströmt werden, weshalb der Druckabfall schlagartig ansteigt und die Einkuppelgeschwindigkeit reduziert wird. Die auf den Haltering wirkende Fläche ist im nichtgeschalteten Zustand kleiner als während der Schaltphase, weshalb die temperaturabhängigen Druckverluste aufgrund einer Leckage zwischen dem Haltering und dem Gehäuse ausgeglichen werden und der Schaltvorgang temperaturunabhängig ist.
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Durch diese bekannte Druckbegrenzungseinrichtung sollen zu schnelle Einkuppelvorgänge begrenzt werden. Bei normalen Einkuppelvorgängen soll die Druckbegrenzungseinrichtung aus Gründen des Betätigungskomforts nicht wirken. Bei der Auslegung der Druckbegrenzungseinrichtung gibt es eine obere Schaltpunktgrenze, ab der gerade die kritische Einkuppelgeschwindigkeit nicht überschritten wird. Ausgehend von dieser oberen Schaltpunktgrenze ergibt sich der minimal mögliche Schaltpunkt aus der oberen Schaltpunktgrenze abzüglich der Schaltpunkttoleranz. Wenn daher der minimal mögliche Schaltpunkt in den Geschwindigkeitsbereich der normalen Kupplungsbetätigungen fällt, wird der Einsatz der bekannten Druckbegrenzungseinrichtung problematisch.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Druckbegrenzungseinrichtung für ein hydraulisches System zur Betätigung einer Kupplung, insbesondere eines Kraftfahrzeuges, zu schaffen, deren Einsatzmöglichkeiten deutlich verbessert sind.
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Diese Aufgabe wird durch eine Druckbegrenzungseinrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.
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Der Vorteil der erfindungsgemäßen Druckbegrenzungseinrichtung, deren Gehäuse üblicherweise aus einem Kunststoffmaterial hergestellt ist, besteht darin, dass in Folge der Herstellung des topfförmigen Blendenkörpers sowie einer diesen umgebenden Hülse aus demselben Material, insbesondere aus Stahl, sowohl die Toleranz des Spaltes zwischen der Hülse und dem Blendenkörper als auch die Durchmesser der Blendenbohrung sowie der diese umgebenden Bypass-Öffnungen mit kleineren Toleranzen herstellbar sind, als dies beim bisherigen Stand der Technik möglich ist. Wenn die Toleranz der Blendenbohrung und der Bypass-Öffnungen im Blendenkörper von beispielsweise ±0,05 auf ±0,02 reduziert wird und wenn der maximal mögliche Spalt zwischen dem Blendenkörper und dessen Laufbahn von 0,25 mm auf 0,15 mm verringert wird, kann die Schaltpunkttoleranz nahezu halbiert werden. Durch die Verringerung der Toleranz der Blendenbohrung von ±0,05 auf ±0,02 reduziert sich die Schwankung des Druckverlusts im geschalteten Zustand bei einer Blendenbohrung mit einem Durchmesser von 1,0 mm von ±21 % auf ±8 %, bei einer Blendenbohrung mit einem Durchmesser von 0,85 mm von ±26 % auf ±10 %.
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Die erfindungsgemäße Druckbegrenzungseinrichtung für ein hydraulisches System zur Betätigung einer Kupplung, insbesondere eines Kraftfahrzeuges, ist in einer hydraulischen Leitung zwischen einem Geberzylinder und einem Nehmerzylinder angeordnet. Sie weist in einem Gehäuse einen in einer zentralen Bohrung des Gehäuses axial bewegbaren, topfförmigen Blendenkörper auf, der in einem Bodenteil eine zentrische Blendenbohrung und wenigstens eine radial von dieser beabstandete Bypass-Öffnung umfasst. Die zentrale Bohrung ist an einer Seite des Gehäuses durch einen Gehäuseabschluss verschlossen, der ebenfalls eine zentrale Bohrung aufweist, die mit der zentralen Bohrung des Gehäuses in Verbindung steht. Der Blendenkörper ist derart angeordnet und durch eine Feder beaufschlagt, dass beim Auskuppeln der Kupplung die Blendenbohrung und die Bypass-Öffnung vom Fluid in einer Richtung durchströmt werden und dass beim Einkuppeln der Kupplung die Blendenbohrung und die Bypass-Öffnung zunächst vom Fluid in der entgegen gesetzten Richtung durchströmt werden. Beim Überschreiten eines vorbestimmten Volumenstromes in der entgegen gesetzten Richtung wird der Blendenkörper gegen die Kraft der Feder so bewegt, dass er am Gehäuseverschluss derart anliegt, dass nur die zentrale Blendenbohrung vom Fluid durchströmt wird. Ein den Blendenkörper konzentrisch umgebendes Hülsenteil ist zwischen der Innenwandung der zentrischen Bohrung des Gehäuses und der Außenwandung des Blendenkörpers axial beweglich im Gehäuse angeordnet. Sowohl der Blendenkörper als auch das Hülsenteil bestehen aus demselben Material.
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Zweckmäßigerweise besteht das Gehäuse der vorliegenden Druckbegrenzungseinrichtung in an sich bekannter Weise aus einem Kunststoffmaterial und bestehen der Blendenkörper und das Hülsenteil aus Stahl. Vorteilhaft ist es dabei, dass das Gehäuse der erfindungsgemäßen Druckbegrenzungseinrichtung wegen der Anordnung des Hülsenteiles eine größere geometrische Toleranz aufweisen kann. Das aus Kunststoff bestehend Gehäuse kann daher kostengünstig hergestellt werden. Da sowohl das Hülsenteil als auch der Blendenkörper vorzugsweise aus Stahl bestehen, sind sie genauer mit relativ kleinen geometrischen Toleranzen herstellbar. Aus diesem Grunde ist auch die Toleranz des Spaltes zwischen Hülsenteil und Blendenkörper der erfindungsgemäßen Druckbegrenzungseinrichtung kleiner als diejenige zwischen dem Blendenkörper und der Innenfläche der zentralen Bohrung des Kunststoffgehäuses des Standes der Technik. Da der Blendenkörper vorzugsweise aus Stahl besteht, sind die Blendenbohrung und die Bypass-Öffnung(en) mit besonders kleinen Durchmessern herstellbar.
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Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Druckbegrenzungseinrichtung drückt die Feder das Bodenteil des Blendenkörpers gegen einen Anschlag des Gehäuses. Das Hülsenteil weist bei einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung an seiner dem Gehäuseabschluss zugewandten Seite ein radial nach innen vorstehendes Flanschteil auf, das die Feder gegen einen Anschlag des Gehäuseabschlusses drückt. Ein Vorteil besteht dabei darin, dass die Berührungsstelle abgedichtet wird. Insbesondere ist der Anschlag keilförmig gestaltet, sodass die Berührung nur entlang einer Umfangslinie erfolgt.
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Der Gehäuseabschluss weist vorzugsweise einen axial durch eine Ausnehmung des Flanschteiles vorstehenden Bereich auf, an dem das Bodenteil des Blendenkörpers beim Überschreiten des Volumenstromes derart anliegt, dass die zentrale Bohrung des Gehäuseabschlusses über die Blendenbohrung mit der zentralen Bohrung des Gehäuses in Verbindung steht. Der Durchmesser des genannten Bereiches ist kleiner als der Durchmesser der zentralen Bohrung des Gehäuses.
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Besonders bevorzugt sind in der Bodenwand des Blendenkörpers mehrere Bypassöffnungen radial außerhalb der Blendenbohrung, vorzugsweise konzentrisch zu dieser, angeordnet. Insbesondere sind die Bypass-Bohrungen dabei in der Umfangsrichtung gleichmäßig voneinander beabstandet.
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Der Anschlag des Gehäuses ist besonders einfach durch eine Abstufung des Durchmessers der zentralen Bohrung des Gehäuses gebildet. Ebenso ist der Anschlag des Gehäuseverschlusses besonders einfach durch eine Abstufung des Durchmessers der zentralen Bohrung des Gehäuseabschlusses gebildet.
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Im Folgenden werden die Erfindung und deren Ausgestaltungen im Zusammenhang mit den Figuren näher erläutert. Es zeigen:
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1 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Druckbegrenzungseinrichtung und
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2 ein Diagramm zur Erläuterung des Druckverlustes in Abhängigkeit von dem Volumenstrom beim Einkuppeln und
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3 einen Längsschnitt durch eine weitere Ausführungsform der Erfindung.
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Die vorliegende Druckbegrenzungseinrichtung umfasst im Wesentlichen ein Gehäuse 1, das in einer Hydraulikleitung eines hydraulischen Systems zwischen einem Nehmerzylinder und einem Geberzylinder (nicht dargestellt) angeordnet ist. Das Gehäuse 1 weist einen topfförmigen Blendenkörper 2 auf, der axial beweglich in einer zentralen Bohrung 3 des Gehäuses 1 aufgenommen ist. Das Gehäuse 1 ist geberzylinderseitig mit einem Gehäuseverschluss 5 verschlossen, der ebenfalls eine zentrale Bohrung 7 aufweist, durch die das Fluid hindurchströmen kann.
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Der topfförmige Blendenkörper 2 weist in seinem Bodenteil 4 eine zentrische Blendenbohrung 6 und wenigstens eine radial von der Blendenbohrung 6 beabstandete Bypass-Öffnung 8 auf. Der Blendenkörper 2 liegt nehmerzylinderseitig an einem Anschlag 9 des Gehäuses 1 an. Vorzugsweise ist der Anschlag 9 durch eine Abstufung 10 des Durchmessers der zentralen Bohrung 3 des Gehäuses 1 realisiert.
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Ein Hülsenteil 11 ist konzentrisch zum Blendenkörper 2 zwischen dem axial verlaufenden Bereich des Blendenkörpers 2 und der zentrischen Bohrung 3 des Gehäuses 1 angeordnet. Geberzylinderseitig stützt sich das Hülsenteil 11 vorzugsweise mit einem radial nach innen ragenden Flanschteil 12 an einem Anschlag 13 des Gehäuseverschlusses 5 ab. Vorzugsweise wird dieser Anschlag 13 durch eine radiale Abstufung 14 des Gehäuseverschlusses 5 gebildet.
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Ein über den Anschlag 13 axial vorstehender Bereich 15 des Gehäuseabschlusses 5 ragt durch eine zentrische Öffnung 16 des Flanschteiles 12 hindurch, wobei eine Feder 17 zwischen dem Blendenkörper 2 und dem Bereich 15 des Gehäuseverschlusses 5 angeordnet ist. Die Feder 17 stützt sich einerseits an dem Bodenteil 4 des Blendenkörpers 2 und andererseits an dem Flanschteil 12 des Hülsenteiles 11 ab. Dadurch wird erreicht, dass der Blendenkörper 2 gegen den Anschlag 9 des Gehäuses 1 und das Flanschteil 12 des Halteringes 11 gegen den Anschlag 13 des Gehäuseabschlusses 5 gedrückt werden. Die Feder 17 zwischen dem Hülsenteil 11 und dem Blendenkörper 2 sorgt dabei für eine vorbestimmte Vorspannkraft.
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In der in der 1 dargestellten Weise liegt der Blendenkörper 2 an dem Anschlag 9 des Gehäuses 1 an, wobei seine Blendenbohrung 6 sowie die Bypass-Bohrung 8 von dem Fluid durchströmt werden. Dies entspricht dem ausgekuppelten Zustand.
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Wenn das Fluid beim Einkuppeln in der anderen Richtung zum Geberzylinder fließt, wird der Blendenkörper 2 zunächst durch die Kraft der Feder 17 in dem Zustand der 1 gehalten, wobei das Fluid weiter durch die Blendenbohrung 6 und die Bypass-Bohrung 8 strömt, ohne einen Druckabfall zu verursachen.
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Wenn der Volumenstrom des Fluids auf einen vorbestimmten Wert ansteigt, wird ein Druckabfall durch den Blendenkörper 2 beim Einkuppeln dadurch realisiert, dass durch die aufgrund des ansteigenden Volumenstromes resultierende Kraft das Bodenteil 4 des Blendenkörpers 2 schlagartig gegen die Kraft der Feder 17 von dem Anschlag 9 des Gehäuses 1 weg gegen den Gehäuseabschluss 5 bewegt wird. Dann kann nur noch die Blendenbohrung 6 vom Fluid durchströmt werden, so dass ein maximaler Druckabfall realisiert und die Einkuppelgeschwindigkeit reduziert werden.
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Erfindungsgemäß werden bei einem aus einem Kunststoffmaterial bestehenden Gehäuse 1 der Blendenkörper 2 und das Hülsenteil 11 aus ein und demselben Material, vorzugsweise aus einem Stahlmaterial gefertigt. Dadurch sind sowohl das Hülsenteil 11 als auch der Blendenkörper 2 als auch die jeweiligen Durchmesser der Blendenbohrung 6 sowie der Bypass-Bohrung 8 genauer herstellbar. Dies bedeutet, dass die Toleranz des Spaltes zwischen dem Hülsenteil 11 und dem Blendenkörper 2, wie auch die Toleranz der Durchmesser der Blendenbohrung und der Bypassbohrungen vorteilhafter Weise kleiner sein können als dies beim Stand der Technik der Fall ist..
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Die 2 zeigt die Abhängigkeit des Druckverlustes von dem Volumenstrom in der zwischen einem Geberzylinder und einen Nehmerzylinder (nicht dargestellt) angeordneten hydraulischen Leitung beim Einkuppeln. Es ist erkennbar, dass zunächst beim Schalten bzw. Einkuppeln bis zu einem bestimmten Schaltpunkt ein geringer Druckverlust vorliegt. Dies entspricht dem in der 1 gezeigten Zustand, in dem das Fluid über die Blendenbohrung 6 und die Bypass-Öffnung 8 strömen kann. Ab dem Schaltpunkt wird der Blendenkörper 2 in der oben erläuterten Weise gegen den Gehäuseabschluss 5 gedrückt, so dass das Fluid nur noch über die Blendenbohrung 6 strömen kann, was zu dem erkennbaren, schlagartigen Druckverlust im geschalteten Zustand der Kupplung führt.
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Die 3 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung, bei der der Anschlag 13 durch den zur Abdichtung nach außen zwischen Gehäuse 1 und Gehäuseabschluss 5 angeordneten Dichtring 18 gebildet wird. Durch die Verwendung des Dichtrings 18 als Anschlag für das Hülsenteil 11 kann die Dichtwirkung verbessert und Leckage zwischen Hülsenteil 11 und dem Gehäuseabschluss 5 vermieden werden. Die übrigen Merkmale dieser Ausführungsform entsprechen denen der in 1 beschriebenen Ausführungsform.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Gehäuse
- 2
- Blendenkörper
- 3
- zentrische Bohrung
- 4
- Bodenteil
- 5
- Gehäuseabschluss
- 6
- Blendenbohrung
- 7
- zentrische Bohrung
- 8
- Bypass-Bohrung
- 9
- Anschlag
- 10
- Abstufung
- 11
- Hülsenteil
- 12
- Flanschteil
- 13
- Anschlag
- 14
- Abstufung
- 15
- Bereich
- 16
- Öffnung
- 17
- Feder
- 18
- Dichtring
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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