Die Erfindung betrifft eine Ventileinrichtung einer pneumatisch betätigbaren Reibungs kupplung, die in einem Fahrzeug zwischen einem Antriebsmotor und einem Schaltge triebe angeordnet sowie mittels Federkraft einrückbar ist, mit mindestens einem ein gangsseitig an eine druckführende Vorratsleitung und ausgangsseitig an einen Arbeits raum eines Stellzylinders der Reibungskupplung angeschlossenen, als ein 2/2-Wege- Magnetsitzventil ausgebildeten Einlassventil, einem eingangsseitig an den Arbeitsraum des Stellzylinders und ausgangsseitig an einen Entlüftungsausgang angeschlossenen, als ein 2/2-Wege-Magnetsitzventil ausgebildeten Auslassventil, sowie einem dem Ein lassventil vorgeordnetes oder nachgeordnetes, als ein in Rückströmrichtung schließen des Rückschlagventil ausgebildeten Druckhalteventil.

Bei einer pneumatisch ausrückbaren und einrückbaren Reibungskupplung wird durch das Öffnen eines Einlassventils der zugeordnete Stellzylinder aus der Vorratsleitung belüftet, wodurch die Reibungskupplung gegen die Rückstellkraft einer Schließ- oder Anpressfeder ausgerückt wird. Durch das Öffnen eines Auslassventils wird der Stellzy linder entlüftet, wodurch die Reibungskupplung unter der Wirkung einer Schließ- oder Anpressfeder wieder eingerückt wird. Ein Druckhalteventil hat bei belüftetem Stellzylin der und geschlossenem Einlassventil die Funktion, den Arbeitsdruck in dem Stellzylin der zumindest über einen gewissen Zeitraum zu halten, wenn der in der Vorratsleitung anliegende Versorgungsdruck, zum Beispiel aufgrund eines Defektes in der Druckluft versorgungseinrichtung, eines Leitungsbruchs oder einer größeren Entnahme von Druckluft durch einen anderen Verbraucher, absinkt. Aufgrund der hier vorgesehenen Bauweise als Sitzventil ist das Einlassventil nicht in der Lage, im geschlossenen Zu stand den im Stellzylinder eingeschlossenen Arbeitsdruck zu halten, weil das als Membran oder Kolben ausgebildete Schaltelement bei negativem Druckgradienten, also höherem Druck in dem Arbeitsraum des Stellzylinders als in der Vorratsleitung, von dem Ventilsitz weggedrückt wird. In der DE 10 2011 075 168 A1 , die ein Verfahren zur Erkennung einer Leckage in der Stellvorrichtung einer pneumatisch betätigbaren Reibungskupplung beschreibt, ist ein Schaltschema mit einer Ventileinrichtung einer pneumatisch betätigbaren Reibungs kupplung beschrieben, bei der einem Einlassventil für den Stellzylinder der Reibungs kupplung ein in Rückströmrichtung schließendes Rückschlagventil vorgeschaltet ist. Durch das Rückschlagventil soll bei einem störungsbedingten Abfall des Versorgungs druckes in der Vorratsleitung eine Entlüftung des Stellzylinders und damit ein unbeab sichtigtes Einrücken der Reibungskupplung verhindert werden.

In Hinblick auf ein unbeabsichtigtes Einrücken der Reibungskupplung ist insbesondere eine Anfahrsituation als kritisch anzusehen, bei welcher der Antriebsmotor läuft, die Reibungskupplung ausgerückt ist und ein Anfahrgang eingelegt ist, da dann das durch eine plötzliche Entlüftung des Stellzylinders bewirkte Einrücken der Reibungskupplung zu einem sprunghaften Anfahren des Fahrzeugs führen würde. Wenn der in dem Ar beitsraum des Stellzylinders anliegende Luftdruck jedoch durch das Druckhalteventil zumindest über einen gewissen Zeitraum weitgehend konstant gehalten wird, der aus reicht, den Anfahrgang auszulegen und/oder den Antriebsmotor abzustellen, kann ein derartiges unkontrolliertes Anfahren des Fahrzeugs verhindert werden.

Bislang ist das Druckhalteventil als ein konventionelles Rückschlagventil ausgebildet, bei dem ein zumeist kugelförmiger Schließkörper von einer Ventilfeder in Schließrich tung gegen einen Ventilsitz gedrückt wird. Ein derartiges Rückschlagventil besteht aus Präzisionsteilen und ist daher relativ aufwendig und teuer herstellbar. Bei jeder Belüf tung des Stellzylinders beziehungsweise bei jedem Ausrücken der Reibungskupplung wird der Schließkörper von einem wirksamen positiven pneumatischen Druckgradien ten gegen die Rückstellkraft der Ventilfeder entgegen der Schließrichtung von dem Ventilsitz weggedrückt und damit das Rückschlagventil geöffnet. Bei der Entlüftung des Stellzylinders über das Auslassventil wird der Schließkörper unter der Wirkung der Ven tilfeder wieder gegen den Ventilsitz gedrückt, wobei er an dem Ventilsitz anschlägt. Da das Ausrücken und Einrücken der Reibungskupplung im Verlauf der Lebensdauer ei nes Fahrzeugs mehrere Millionen mal erfolgt, unterliegt ein als konventionelles Rück schlagventil ausgeführtes Druckhalteventil einem hohen Verschleiß und kann daher irgendwann seine Funktion verlieren. Zudem haben durchgeführte Untersuchungen ergeben, dass ein störungsbedingter Druckabfall in der Vorratsleitung, für den der Ein bau des Druckhalteventils eigentlich vorgesehen ist, relativ selten auftritt und im Verlauf der Lebensdauer eines Fahrzeugs weniger als zehnmal vorkommt.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Ventileinrichtung einer pneumatisch betätigbaren Reibungskupplung der eingangs genannten Art mit einem dem Einlassventil vorgeordneten oder nachgeordneten Druckhalteventil vorzu stellen, welches einfach aufgebaut, kostengünstig herstellbar sowie verschleißarm be treibbar ist.

Diese Aufgabe ist durch eine Ventileinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind in den abhängigen An sprüchen definiert.

Demnach geht die Erfindung aus von einer Ventileinrichtung einer pneumatisch betä tigbaren Reibungskupplung, die in einem Fahrzeug zwischen einem Antriebsmotor und einem Schaltgetriebe angeordnet sowie mittels Federkraft einrückbar ist, mit mindes tens einem eingangsseitig an eine druckführende Vorratsleitung und ausgangsseitig an einen Arbeitsraum eines Stellzylinders der Reibungskupplung angeschlossenen, als ein 2/2-Wege-Magnetsitzventil ausgebildeten Einlassventil, einem eingangsseitig an den Arbeitsraum des Stellzylinders und ausgangsseitig an einen Entlüftungsausgang ange schlossenen, als ein 2/2-Wege-Magnetsitzventil ausgebildeten Auslassventil, sowie einem dem Einlassventil vorgeordnetes oder nachgeordnetes, als ein in Rückströmrich- tung schließendes Rückschlagventil ausgebildeten Druckhalteventil.

Zur Lösung der gestellten Aufgabe ist bei dieser Ventileinrichtung vorgesehen, dass das Druckhalteventil als ein ventilfederloses Rückschlagventil ausgebildet ist und einen Gehäusering mit einem Haltekorb, einen Schließkörper sowie einen Ventilsitz aufweist, wobei der Schließkörper des Druckhalteventils im drucklosen Zustand sowie bei positi vem Druckgradienten aus Richtung der Austrittsbohrung des zugeordneten Einlassven tils formschlüssig und kraftschlüssig in dem Haltekorb des Gehäuserings haltbar sowie bei negativem Druckgradienten in Richtung der Austrittsbohrung des zugeordneten Ein lassventils aus dem Haltekorb heraus hebbar und gegen den Ventilsitz drückbar ist.

Durch die Ausbildung des Druckhalteventils als ein ventilfederloses Rückschlagventil, bei dem der Schließkörper im drucklosen Zustand und bei positivem Druckgradienten form- und kraftschlüssig in dem Haltekorb des Gehäuserings gehalten und bei negati vem Druckgradienten aus dem Haltekorb herausgehoben sowie gegen den Ventilsitz gedrückt wird, ist das erfindungsgemäße Druckhalteventil insbesondere mit einem wei chen Schließkörper weitgehend verschleißfrei. Der Schließkörper wird nur in dem rela tiv selten auftretenden Störungsfall, in welchem der Versorgungsdruck in der Vorratslei tung bei belüftetem Stellzylinder und somit ausgerückter Reibungskupplung plötzlich abfällt, aus dem Haltekorb des Gehäuserings gedrückt und das Druckhalteventil ge schlossen. Dadurch wird der in dem Arbeitsraum des Stellzylinders eingeschlossene Luftdruck zumindest so lange dort gehalten, bis der Antriebsmotor abgestellt ist. Dage gen verbleibt der Schließkörper im Normalbetrieb der Reibungskupplung und des be treffenden Druckluftkreises in dem Haltekorb des Gehäuserings und wird, anders als bei einem konventionellen Rückschlagventil, beim Aus- und Einrücken der Reibungs kupplung nicht bewegt. Daher kann das erfindungsgemäße Druckhalteventil auch durch einfache Formgebung und die Verwendung günstiger Materialien mit geringem Ferti gungsaufwand kostengünstig hergestellt werden. Zudem ist festzustellen, dass die vor gestellte Ventilanordnung im Vergleich zu einem konventionellen Rückschlagventil bau raumbezogen sehr kompakt ist.

Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Ventileinrichtung ist vorgesehen, dass der Hal tekorb des Gehäuserings aus radial innen am Gehäusering ausgebildeten, umfangssei tig verteilt angeordneten Haltestege besteht, und dass diese Haltestege jeweils eine kreissegmentförmige Innenfläche aufweisen, welche gemeinsam eine kugelseg mentförmige Haltegeometrie des Haltekorbs bilden. Zwischen den Haltestegen befin den sich dadurch umfangsseitig ausreichend große Aussparungen für die Durchströ mung von Druckluft im geöffneten Zustand des jeweiligen Druckhalteventils. Um eine aufwendige mechanische Feinbearbeitung des Haltekorbs beziehungsweise der Haltestege und des Ventilsitzes zu vermeiden, weist der Schließkörper vorteilhaft eine federelastische Oberfläche auf. Durch diese elastische Oberfläche passt sich der Schließkörper sowohl im geöffneten Zustand des Druckhalteventils an die Kontur des Haltekorbs beziehungsweise der Haltestege als auch im geschlossenen Zustand des Druckhalteventils an die Kontur des Ventilsitzes an. Diese Geometrieanpassung des Schließkörpers ist vergleichsweise gering und reversibel, wodurch sichergestellt ist, dass der Schließkörper wechselweise sowohl im Haltekorb nicht festklemmt als auch an dem Ventilsitz des Einlassventils abdichtend anliegt. Zudem wird durch die elasti sche Oberfläche des Schließkörpers ein mechanischer Verschleiß an dem Haltekorb beziehungsweise dessen Haltestegen und am Ventilsitz verhindert.

Zur Realisierung der federelastischen Oberfläche des Schließkörpers kann dieser voll ständig aus einem federelastischen Material hergestellt sein. Alternativ dazu kann der Schließkörper jedoch auch einen Kern aus einem harten Material aufweisen, der mit einem federelastischen Material beschichtet ist. Der Schließkörper kann aber auch ei nen zentrischen Hohlraum aufweisen, welcher kugelschalenförmig von dem federelas tischen Material umgeben ist. Hierdurch weist der Schließkörper ein besonders gerin ges Gewicht auf. Bei dem federelastischen Material des Schließkörpers handelt es sich bevorzugt um Gummi oder um Silikonkautschuk.

Da die Schließkraft des Schließkörpers am Einlassventil von dem Strömungswider stand und der Masse des Schließkörpers abhängt, ist der Strömungswiderstand des Schließkörpers möglichst groß und seine Masse möglichst gering.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Ventilanordnung ist vorgesehen, dass das Druckhalteventil dem Einlassventil nachgeordnet sowie nahe an der Austrittsbohrung des Einlassventils angeordnet ist, und dass der Rand der Aus trittsbohrung des Einlassventils als Ventilsitz des Druckhalteventils dient und/oder aus gebildet ist. Hierdurch entfällt ein ventilseitiger, also ein als Bestandteil zum Beispiel des Gehäuserings ausgeführter Ventilsitz kostengünstig und bauraumsparend Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der beigefügten Zeichnung dargestell ten Ausführungsbeispiels näher erläutert. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 ein Steuermodul einer erfindungsgemäßen Ventileinrichtung einer pneumatisch betätigbaren Reibungskupplung mit zwei Einlassventilen und zwei Druckhalteventilen in einer ausschnittsweisen perspektivischen Schnittansicht,

Fig. 2 ein Gehäusering und ein Schließkörper eines Druckhalteventils gemäß Fig. 1 in einer perspektivischen Schnittansicht beziehungsweise Seitenansicht, und Fig. 3 zeitliche Verläufe eines Versorgungsdruckes und eines Kupplungsdruckes in einem Diagramm.

Die in Fig. 1 abgebildete Ventileinrichtung 2 einer pneumatisch betätigbaren Reibungs kupplung weist zwei Einlassventile 16, 18 und zwei Druckhalteventile 20, 28 auf, die in einem zweiteiligen Gehäuse 6, 8 eines Steuermoduls 4 angeordnet sind. Die Einlass ventile 16, 18 sind als 2/2-Wege-Magnetsitzventile ausgebildet und in jeweils einem von zwei Verbindungskanälen 10, 12 angeordnet, welche parallel zwischen einem hier nicht sichtbaren Eingangskanal, an den eine druckführende Vorratsleitung angeschlossen ist, und einem Ausgangskanal 14, an den ein hier nicht abgebildeter Stellzylinder der Rei bungskupplung angeschlossen ist, angeordnet sind. Die Druckhalteventile 20, 28 sind als in Rückströmrichtung schließende ventilfederlose Rückschlagventile ausgebildet und jeweils einem der Einlassventile 16, 18 nachgeschaltet in dem jeweiligen Verbin dungskanal 10, 12 angeordnet.

In der Fig. 1 sind das erste Einlassventil 16 sowie das zugeordnete erste Druckhalte- ventil 20 im eingebauten Zustand und das zweite Einlassventil 18 sowie das zugeord nete zweite Druckhalteventil 28 im nicht eingebauten Zustand oberhalb des Gehäuses 8 dargestellt. Die Einlassventile 16, 18 können baugleich ausgeführt sein oder unter schiedliche Öffnungsquerschnitte aufweisen. Die Druckhalteventile 20, 28 sind bau gleich ausgeführt und umfassen jeweils einen Gehäusering 22, 30 mit einem Flaltekorb 36, einen Schließkörper 24, 32 und einen Ventilsitz 26, 34. In der Fig. 2 sind beispielhaft der Gehäusering 30 und der Schließkörper 32 des zwei ten Druckhalteventils 28 vergrößert dargestellt. Der Schließkörper 32 des Druckhalte- ventils 28 ist kugelförmig ausgebildet, und der Haltekorb 36 des Gehäuserings 30 be steht aus radial innen an dem Gehäusering 30 umfangsseitig verteilt angeordneten Hal testege 38a, 38b, 38c mit kreissegmentförmigen Innenflächen 40a, 40b, 40c, welche eine kugelsegmentförmige Haltegeometrie des Haltekorbs 36 bilden. Zwischen den Haltestegen 38a, 38b, 38c befinden sich umfangsseitig ausreichend große Aussparun gen 42 für die Durchströmung von Druckluft im geöffneten Zustand des Druckhalteven tils 28.

Der Schließkörper 32 weist eine federelastische Oberfläche 44 auf. Hierzu kann der Schließkörper 32 vollständig aus einem federelastischen Material, wie Gummi oder Sili konkautschuk, hergestellt sein oder einen Kern aus einem harten Material aufweisen, der mit einem federelastischen Material beschichtet ist. Im eingebauten Zustand sind die Druckhalteventile 20, 28 jeweils nahe an der Austrittsbohrung des zugeordneten Einlassventils 16, 18 angeordnet und nutzen den Rand der betreffenden Austrittsboh rung als Ventilsitz 26, 34.

Zum Ausrücken der Reibungskupplung werden die Einlassventile 16, 18 bestromt und dadurch geöffnet. Dadurch wird der Arbeitsraum des Stellzylinders der Reibungskupp lung aus der Vorratsleitung belüftet, wodurch die Reibungskupplung gegen die Rück stellkraft einer Schließ- oder Anpressfeder ausgerückt wird. Zum Einrücken der Rei bungskupplung werden die Einlassventile 16, 18 abgeschaltet und dadurch wieder ge schlossen sowie hier nicht abgebildete, als 2/2-Wege-Magnetsitzventile ausgebildete Auslassventile bestromt und dadurch geöffnet. Hierdurch wird der Arbeitsraum des Stellzylinders der Reibungskupplung in eine zu einem Entlüftungsausgang führende Entlüftungsleitung entlüftet, wodurch die Reibungskupplung unter der Wirkung der Schließ- oder Anpressfeder wieder eingerückt wird, was dem Fachmann an sich be kannt ist.

Im drucklosen Zustand und bei positivem Druckgradienten, also bei einem höheren Druck in der Vorratsleitung als in dem Arbeitsraum des Stellzylinders, wird der Schließ- körper 24, 32 des jeweiligen Druckhalteventils 20, 28 form- und kraftschlüssig in dem Haltekorb 36 des Gehäuserings 22, 30 gehalten. Bei negativem Druckgradienten, also bei einem niedrigeren Druck in der Vorratsleitung als in dem Arbeitsraum des Stellzy linders, der sich im Fall eines störungsbedingten Abfalls des Versorgungsdruckes in der Vorratsleitung einstellt, wird der Schließkörper 24, 32 aus dem Haltekorb 36 herausge drückt und gegen den jeweiligen Ventilsitz 26, 34 gedrückt. Hierdurch werden die Ver bindungskanäle 10, 12 abgesperrt und bei einer ausgerückten Reibungskupplung so wie geschlossenen Einlassventilen 16, 18 eine Entlüftung des Stellzylinders und damit ein unbeabsichtigtes Einrücken der Reibungskupplung verhindert.

In dem in Fig. 3 dargestellten Diagramm ist die Wirkung der Druckhalteventile 20, 28 anhand der Verläufe des in der Vorratsleitung anliegenden Versorgungsdruckes pv und des in dem Arbeitsraum des Stellzylinders der Reibungskupplung wirksamen Kupp lungsdruckes rk über die Zeit t in Sekunden s veranschaulicht. Bis zu dem Zeitpunkt t = 10 s wird der Versorgungsdruck p _v dreimal von 0 Pa auf etwa 3 c 10 ⁵ Pa erhöht und wieder auf 0 Pa abgesenkt. Bei geöffneten Einlassventilen 16, 18 und nicht vorhande nen oder wirksamen Druckhalteventilen 20, 28 folgt der Kupplungsdruck p« dem Ver sorgungsdruck pv bei der Belüftung des Stellzylinders mit einer Verzögerung von etwa 0,5 s und bei der Entlüftung des Stellzylinders fast verzögerungslos.

Ab dem Zeitpunkt t = 10 s, ab dem der Versorgungsdruck pv erneut von 0 Pa auf etwa 3 x 10 ⁵ Pa ansteigt, sind die Druckhalteventile 20, 28 vorhanden und wirksam. Nun werden die Einlassventile 16, 18 zum Zeitpunkt t = 11 ,5 s geöffnet, so dass der Arbeits raum des Stellzylinders belüftet und die Reibungskupplung ausgerückt wird. Nachdem der Versorgungsdruck pv zum Zeitpunkt t = 14 s störungsbedingt auf 0 Pa abfällt, schließen die Druckhalteventile 20, 28 selbsttätig, so dass der Kupplungsdruck p« schaltzeitbedingt um eine Druckdifferenz Dr von etwa 0,2 c 10 ⁵ Pa absinkt, dann aber über einen Zeitraum At von etwa 10 Sekunden sehr weitgehend konstant gehalten wird. Bei einem Anfahrvorgang mit laufendem Antriebsmotor und eingelegtem Anfahrgang reicht dieser Zeitraum bei weitem aus, um den Anfahrgang auszulegen und/oder den Antriebsmotor abzustellen. In einer derartigen Anfahrsituation kann durch die Wirkung der Druckhalteventile 20, 28 somit ein unkontrolliertes sprunghaftes Anfahren des be treffenden Fahrzeugs sicher verhindert werden.

Fig. 3 zeigt zudem, dass das ventilfederloses Druckhalteventil 20, 28 vorteilhaft durch aus einen gewissen, vergleichsweise geringen Abfall des Kupplungsdrucks p _k ignoriert, bevor dieses seine Funktion als Rückschlagventil wahrnimmt. Diese Druckdifferenz Dr beträgt im vorgestellten Beispiel zum Zeitpunkt t = 14 s bei einem Ausgangsdruck von 3 x 10 ⁵ Pa etwa 0,2 c 10 ⁵ Pa. Ein solcher Druckabfall führt noch nicht zu einem Schlie ßen der Reibungskupplung.

Durch die federelastische Oberfläche 44 schmiegen sich die Schließkörper 24, 32 formschlüssig im geöffneten Zustand der Druckhalteventile 20, 28 an die Innenflächen 40a, 40b, 40c der Flaltestege 38a, 38b, 38c der Gehäuseringe 22, 30 und im geschlos senen Zustand der Druckhalteventile 20, 28 an die als Ventilsitze 26, 34 wirksamen Ränder der Austrittsbohrungen der Einlassventile 16, 18 an. Daher können die Gehäu seringe 22, 30 und Flaltestege 38a, 38b, 38c der Druckhalteventile 20, 28 relativ einfach gestaltet und kostengünstig hergestellt werden. Zudem ist dadurch auch keine mecha nische Feinbearbeitung der Einlassventile 16, 18 im Bereich der Bohrungsränder 26, 34 der Austrittsbohrungen erforderlich. Da die Druckhalteventile 20, 28 nur bei einem sehr selten auftretenden Druckabfall des Versorgungsdruckes pv während des belüfteten Stellzylinders der Reibungskupplung geschlossen werden, ist diese Bauart der Druck halteventile 20, 28 im Vergleich zu konventionellen Rückschlagventilen weitgehend verschleißfrei und daher sehr funktionssicher.

Bezugszeichen

2 Ventileinrichtung

4 Steuermodul

6 Erstes Teil des Gehäuses

8 Zweites Teil des Gehäuses

10 Erster Verbindungskanal

12 Zweiter Verbindungskanal

14 Ausgangskanal

16 Erstes Einlassventil, 2/2-Wege-Magnetsitzventil

18 Zweites Einlassventil, 2/2-Wege-Magnetsitzventil

20 Erstes Druckhalteventil, Rückschlagventil

22 Erster Gehäusering

24 Erster Schließkörper, Kugel

26 Erster Ventilsitz, Bohrungsrand

28 Zweites Druckhalteventil, Rückschlagventil

30 Zweiter Gehäusering

32 Zweiter Schließkörper, Kugel

34 Zweiter Ventilsitz, Bohrungsrand

36 Haltekorb

38a Erster Haltesteg

38b Zweiter Haltesteg

38c Dritter Haltesteg

40a Erste Innenfläche

40b Zweite Innenfläche

40c Dritte Innenfläche

42 Aussparungen zwischen Haltestegen

44 Oberfläche des Schließkörpers p Druck

PK Kupplungsdruck

Pv Versorgungsdruck t Zeit, Zeitpunkt Dr Druckdifferenz

Dΐ Zeitraum