DE10103012A1

DE10103012A1 - Proportionalmagnet

Info

Publication number: DE10103012A1
Application number: DE10103012A
Authority: DE
Inventors: Kai Borntraeger
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2001-01-24
Filing date: 2001-01-24
Publication date: 2002-09-05

Abstract

Der Proportionalmagnet für Proportionaldruckregelventile zur Schaltsteuerung von Automatgetrieben in Kraftfahrzeugen weist einen in einem Magnettopf (6) gelagerten Stößel (5) auf, der an seinem dem Anker (9) zugewandten Ende mit einem scheibenförmigen Bund versehen ist. Zwischen Anker (9) und Magnettopf (6) ist eine Halteanordnung vorgesehen, die den Anker und den scheibenförmigen Bund auf ihren Außenseiten umgibt und die mit elastisch angeordneten Halteklammern (1) versehen ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Proportional magneten für Proportionaldruckregelventile zur Schaltsteue rung von Automatgetrieben in Kraftfahrzeugen, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Proportionalmagnete werden in Proportionaldruckregel ventilen insbesondere für die Kupplungsbetätigung in auto matischen Kraftfahrzeuggetrieben eingesetzt, wobei der Ma gnetanker zwischen einem Regelbereich und einem Haltebe reich mit einer Halteposition des Proportionalmagneten hin- und her bewegbar ist und ein definierter Übergang vom Re gelbereich in die Halteposition erforderlich ist.

Aus der DE A 199 04 901 der Anmelderin ist ein Propor tionaldruckregelventil mit einer Druckreduzier- und einer Druckhaltefunktion bekannt. Das Ventil besteht im wesentli chen aus einem Ventilgehäuse mit Zu- und Ablauföffnungen, einem Steuerelement zum Öffnen und Schließen von Ventilsitz und/oder Drosselspalt, einer Ankerstange mit einer An kerachse zur Verbindung des Steuerelements mit einem Pro portionalmagneten, welcher aus einem Magnetkern, einem Ma gnetanker und einer Magnetspule besteht. Der Magnetanker ist in Richtung entlang der Achse zwischen zwei Endpositio nen hin- und her bewegbar, wobei die erste Endposition ei ner Halteposition des Magnetankers entspricht, in der der Magnetanker mittels des Steuerelementes wenigstens einen Ventilsitz geschlossen hält.

Diese Art von Ventilen wird üblicherweise als Vorsteu erventil zum Ansteuern von Kupplungen in automatischen Kraftfahrzeuggetrieben verwendet. In derartigen Getrieben beträgt der hydraulische Hauptdruck ca. 10 bar oder mehr. Dieser Hauptdruck wird oftmals durch ein Druckreduzierven til auf einen Vorsteuerdruck von ca. 5 bar reduziert, mit welchem auch das Proportionaldruckregelventil beaufschlagt wird. Um beispielsweise nach dem Einkuppeln einer Kupplung diese auch geschlossen zu halten, kann ein Sicherheitsüber druck, welcher in etwa dem Systemdruck entspricht, an den Kupplungszylinder angelegt und durch zusätzliche Halteven tile aufrecht erhalten werden. Dies bedeutet, dass drei Ventile, nämlich das Proportionaldruckregelventil, ein Druckreduzierventil und ein Druckhalteventil zum Betrieb einer Kupplung in einem Automatgetriebe benötigt wird.

Um diesen Nachteil zu vermeiden, wird in dieser Druck schrift vorgeschlagen, dass in der Halteposition der klein ste axiale Abstand zwischen den beiden gegenüber angeordne ten Stirnseiten des Magnetankers und des Magnetkerns derart bemessen ist, dass die Magnetkraft zwischen dem Magnetanker und dem Magnetkern in diese Halteposition größer ist als die Magnetkraft im Arbeitsbereich des Proportionalmagneten, sodass der Magnetanker durch die Magnetkraft in dieser Hal teposition feststellbar ist.

Ein weiteres Proportionaldruckregelventil, das als Direktsteuerventil mit einer Druckreduzier- und einer Druckhaltefunktion ausgebildet ist, ist aus der DE 199 04 902 der Anmelderin bekannt. Dieses Ventil besteht im we sentlichen aus einem Ventilgehäuse mit Zu- und Ablauföff nungen und einem Proportionalmagneten, wobei der Proportio nalmagnet in seinem Arbeitsbereich eine nahezu konstante Magnetkraft aufweist. In der Halteposition des Magnetankers ist der kleinste axiale Abstand zwischen dem Magnetanker und dem Magnetkern derart bemessen, dass die Magnetkraft zwischen diesen beiden Bauteilen in der Halteposition grö ßer ist als die Magnetkraft im Arbeitsbereich des Propor tionalmagneten, sodass der Magnetanker durch diese Magnet kraft in der Halteposition feststellbar ist.

In diesen beiden Druckschriften werden also entweder Proportional- oder Haltemagnete bzw. Schaltmagnete be schrieben, welche einen definierten Übergang vom Regelbe reich in einen Haltebereich bzw. in eine magnetische Halte position realisieren. Dieser definierte Übergang wird da durch erreicht, dass durch die bekannte Magnetcharakteri stik mit großen Magnetkräften bei geringen Luftspalten zwi schen dem Magnetanker und dem Magnetkern und durch eine entsprechende Magnetauslegung ein Spulenstrom eingestellt werden kann, bei welchem der Regelbereich zum Magneten schnell überfahren wird, d. h. dass der Magnetanker aus dem Regelbereich in die Halteposition schnappt und der Magne tanker im Bereich der hohen Magnetkraft in diese Halteposi tion gehalten wird.

Derartige Proportionalmagnete für die Schaltsteuerung von Proportionaldruckreglern können bei dem heute üblichen Außendurchmesser von beispielsweise 42 mm eine Kraft von ca. 35 bis 40 N erreichen, wobei zur Regelung eines Gang wechsels in einem Automatgetriebe ein Druckbereich von 10 bis 12 bar für die Regelung des Synchronisierungsvorgangs erforderlich ist sowie ein Druck von etwa 20 bar um das Schaltelement bei vollem Motordrehmoment und maximaler Drehmomentwandlung am hydrodynamischen Drehmomentwandler geschlossen zu halten. Aus diesem Grund wird der Ventil schieber mit der Druckrückführfläche derart ausgelegt, dass die Kraft von 35 bis 40 N einem Druck von 20 bar entspricht. Jedoch wird hierdurch die Druckauflösung stark verringert. Von dem Kraftbereich von 0 bis 40 N, der mit 0 bis 100% ED-Strom aufgelöst wird, werden tatsächlich nur 0 bis 21 N genutzt.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Proportionalmagne ten für ein Proportionldruckregelventil zur Schaltsteuerung in einem Automatgetriebe vorzuschlagen, mit dem annähernd der gesamte Regelbereich des Proportionaldruckregelventils für die Regelung des Schaltablaufes ausgenutzt werden kann und der kleiner als die herkömmlichen Proportionalmagnete und damit kostengünstiger herstellbar ist.

Ausgehend von einem Proportionalmagneten der eingangs näher genannten Art erfolgt die Lösung dieser Aufgabe mit den im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs angegebe nen Merkmalen.

Erfindungsgemäß ist also vorgesehen, dass der Propor tionalmagnet, der in einem Ventilgehäuse angeordnet ist, eine Halteanordnung aufweist, die den Proportionalmagneten in einer Endstellung sicher hält, wobei ein Stößel in einem Magnettopf verschiebbar gelagert ist, der Stößel an seinem dem Anker zugewandten Ende mit einem scheibenförmigen Bund versehen ist, zwischen dem Magnetkopf und dem scheibenför migen Bund ein elastisch verformbarer, den Stößel umgeben der Ring eingesetzt ist, der Anker an seinem dem Stößel abgewandten Ende eine mittige Aussparung aufweist, in die Aussparung eine Feder eingesetzt ist, die sich einerseits an einer Halterung abstützt und andererseits an einem An kerstößel zwischen dem Ende der Aussparung im Anker und dem scheibenförmigen Bund des Stößels, der Ankerstößel mittig und verschiebbar angeordnet ist, zwischen dem Anker und dem Magnettopf die Halteanordnung vorgesehen ist, die den Anker und den scheibenförmigen Bund auf deren Außenseiten umgibt und die mit elastisch bzw. beweglich angeordneten Halte klammern versehen ist, wobei die Halteklammern an ihren dem Anker zugewandten Ende radial nach innen vorspringende Klemmnasen aufweisen und an ihrem dem Anker abgewandten Ende von einer Feder in Richtung Haltestellung für den Bund beaufschlagt werden.

Mit der erfindungsgemäßen Ausgestaltung des Proportio nalmagneten wird nicht nur der Vorteil erzielt, dass nahezu der gesamte Regelbereich des Proportionaldruckreglers für die Regelung des Schaltablaufes ausgenutzt werden kann, sondern auch dass nach dem Einrasten des Stößels der Strom des Druckreglers bis auf einen notwendigen Diagnosestrom abgeschaltet werden kann. Dadurch kann der Druckregler in der kurzen Regelphase mit deutlich mehr Strom als für 100% ED erlaubt ist, bestromt werden, sodass die Komponente kleiner und kostengünstiger wird.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert, in der ein vorteilhaftes Ausführungsbei spiel dargestellt ist.

Da Proportionaldruckregelventile und Proportionalma gnete dem Fachmann gut bekannt sind, sind im folgenden nur die für das Verständnis der Erfindung notwendigen Bauteile zeichnerisch dargestellt und erläutert.

Der erfindungsgemäße Proportionalmagnet für die Schaltsteuerung von Automatgetrieben in Kraftfahrzeugen, der in einem nicht dargestellten Ventilgehäuse angeordnet ist, weist eine Halteanordnung für den Stößel 5 auf, die den Proportionalmagneten in seiner Endstellung sicher hält. Der Stößel 5 ist dabei in einem Magnetkopf 6 verschiebbar gelagert und an seinem dem Anker 9 zugewandten Ende mit einem scheibenförmigen Bund 10 versehen.

Zwischen dem Magnettopf 6 und dem scheibenförmigen Bund 10 ist ein elastisch verformbarer, den Stößel 5 umge bender Ring 8 eingesetzt. Der Anker 9 weist an seinem dem Stößel 5 abgewandten Ende eine mittige Aussparung 11 auf, in die eine Feder 3 eingesetzt ist, die sich einerseits auf einer Halterung 4 abstützt und andererseits an einem Ende eines Ankerstößels 2.

Zwischen dem Anker 9 und dem Magnetkopf 6 ist die Hal teanordnung vorgesehen, die den Anker und den scheibenför migen Bund 10 auf ihren Außenseiten umgibt und. die ela stisch angeordnete Halteklammern 1 aufweist. Die Halteklam mern 1 weisen an ihrem dem Anker 9 zugewandten Ende radial nach innen vorspringende Klemmnasen 12 auf und werden an ihrem dem Anker abgewandten Ende von einer Feder 7, bei spielsweise einer Tellerfeder, in Richtung Haltestellung für den Bund 10 beaufschlagt.

Während des Regelns befindet sich der Stößel 5 in ei nem Abstand von der in der Zeichnung dargestellten Endstel lung von z. B. 1,5 mm, d. h. dass sich der zugehörige Ven tilschieber an der Regelkante befindet (z. B. 0 bis 12 bar und P_HO = 18 bar). Zum Einrasten und damit zum Einnehmen der in der Figur dargestellten Stellung wird nun der elek trische Strom derart erhöht, dass die Kraft des Magneten die Druckkraft des Ventilschiebers überwindet. Der schei benförmige Bund 10 am Stößel 5 drückt dadurch die Klemmna sen 12 an den Halteklammern 1 auseinander, wobei gleichzeitig der elastische Ring 8 zusammengedrückt wird, bis der scheibenförmige Bund 10 mit dem zugehörigen Stößel 5 einra stet.

Zum Ausrasten und damit zur Freigabe des Stößels 5 fährt der Anker 9 vor und drückt dabei die Feder 4 zusam men. Dadurch fährt auch der Stößel 2 in den Anker 9, wobei durch diesen die Klemmnasen 12 der Halteklammern 1 ausein andergedrückt werden, sodass der Stößel 5 ausgerastet ist und für eine neue Regelung zur Verfügung steht.

Bezugszeichen

1

Halteklammer

2

Ankerstößel

3

Feder

4

Halterung

5

Stößel

6

Magnettopf

7

Feder

8

Ring

9

Anker

10

Bund

11

Aussparung

12

Klemmnase

Claims

1. Proportionalmagnetventil für Proportionaldruckre gelventile zur Schaltsteuerung von Automatgetrieben in Kraftfahrzeugen, der in einem Ventilgehäuse angeordnet ist, mit einem Anker, mit einer Magnetspule, mit einem Stößel zur Krafteinleitung in den Regelschieber und mit einer Hal teanordnung für den Stößel, die den Proportionalmagneten in einer Endstellung sicher hält, gekennzeichnet durch den folgenden Aufbau:

a) der Stößel (5) ist in einem Magnettopf (6) verschiebbar gelagert;
b) der Stößel (5) ist an seinem dem Anker (9) zugewandten Ende mit einem scheibenförmigen Bund (10) versehen;
c) zwischen dem Magnettopf (6) und dem scheibenförmigen Bund (10) ist ein elastisch verformbarer den Stößel (5) umgebender Ring (8) eingesetzt;
d) der Anker (9) weist an seinem dem Stößel (5) abgewandten Ende eine mittige Aussparung (11) auf;
e) in die Aussparung (11) ist eine Feder (3) eingesetzt, die sich einerseits an einer Halterung abstützt und an dererseits an einem Ende eines Ankerstößels (2);
f) der Ankerstößel (2) ist verschiebbar zwischen dem inne ren Ende der Aussparung (11) im Anker (9) und dem schei benförmigen Bund (10) des Stößels (5) eingesetzt;
g) zwischen dem Anker (9) und dem Magnettopf (6) ist die Halteanordnung vorgesehen, die den Anker (9) und den scheibenförmigen Bund (10) auf ihren Außenseiten umgibt und die mit elastisch angeordneten Halteklammern (1) versehen ist;
h) die Halteklammern (1) weisen an ihrem dem Anker (9) zu gewandten Ende radial nach innen vorspringende Klemmna sen (12) auf und werden an ihren dem Anker abgewandten Enden von einer Feder (7) in Richtung Haltestellung für den Bund (10) beaufschlagt.