DE102004005790B4

DE102004005790B4 - Hydraulische Steuerung und ein Getriebe

Info

Publication number: DE102004005790B4
Application number: DE200410005790
Authority: DE
Inventors: Eric Müller
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2003-02-11
Filing date: 2004-02-06
Publication date: 2014-09-04
Anticipated expiration: 2024-02-07
Also published as: JP2004245417A; CN100354535C; US20040211469A1; DE102004005790A1; US7117881B2; JP4495477B2; CN1521410A

Abstract

Hydraulische Steuerung für ein Getriebe mit einer Ventileinrichtung zum Steuern einer Kühlung einer Kupplung und zum Sicherstellen eines Mindestdrucks und der Ansaugfunktion einer Pumpe, wobei die Ventileinrichtung nur ein einziges Ventil umfasst, mit dem sowohl die Kühlung der Kupplung als auch der Mindestdruck und die Ansaugfunktion der Pumpe sichergestellt werden, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil einen ersten Steuerkolben (11) und einen zweiten Steuerkolben (12), die in einem Ventilgehäuse (1) verschiebbar aufgenommen sind, und mehrere Anschlüsse (31, 32, 33, 34, 42, 46, 50) umfasst, von denen jeweils mindestens einer (31, 32, 33, 34) mit der Kupplungskühlung, einem Rücklauf (42) der Kupplungskühlung, der Pumpe (46) oder einer Vorsteuerdruckquelle (50) in Verbindung steht, wobei zwischen einer Stirnseite (22) des ersten Steuerkolbens (11) und einer Stirnseite (26) des zweiten Steuerkolbens (12) eine Feder (24) eingespannt ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Steuerung für ein Getriebe, mit einer Ventileinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, wie sie aus der DE 31 03 838 A1 oder der DE 35 32 673 A1 bekannt ist, sowie ein Getriebe mit einer derartigen Steuerung.
Aufgabe der Erfindung ist es, die bekannte Steuerung im Hinblick auf die Herstellkosten und die Funktion zu optimieren.
Die Aufgabe ist bei einer hydraulischen Steuerung, für ein Getriebe, mit einer Ventileinrichtung, zum Steuern einer Kühlung einer Kupplung und zum Sicherstellen eines Mindestdrucks und der Ansaugfunktion einer Pumpe mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Die Verwendung eines einzigen Ventils führt zu einer deutlichen Reduzierung der Herstellkosten. Darüber hinaus wird der für die Steuerung erforderliche Bauraum im Motorraum eines Kraftfahrzeugs reduziert.
Es ist erfindungsgemäß, wenn ein Anschluss mit der Vorsteuerdruckquelle, ein Anschluss mit der Pumpe, ein Anschluss mit dem Rücklauf der Kupplungskühlung und von den mehreren Anschlüssen mindestens einer mit der Kupplungskühlung in Verbindung steht, wobei zwischen einer Stirnseite des ersten Steuerkolbens und einer Stirnseite des zweiten Steuerkolbens eine Feder eingespannt ist.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel ist dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungskühlung mit einem ersten, einem zweiten, einem dritten und einem vierten Anschluss an dem Ventilgehäuse in Verbindung steht. Dadurch ergeben sich vielfältige Steuerungsmöglichkeiten, die sich im Betrieb als vorteilhaft erwiesen haben.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Steuerung ist dadurch gekennzeichnet, dass der erste Kupplungskühlungsanschluss mit einer ersten Stirnseite des ersten Steuerkolbens in Verbindung steht. Über den ersten Kupplungskühlungsanschluss kann die erste Stirnseite des ersten Steuerkolbens mit Druck beaufschlagt werden, um denselben aus einer ersten Stellung in eine zweite Stellung zu verschieben.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Steuerung ist dadurch gekennzeichnet, dass der erste Kupplungskühlungsanschluss, zum Beispiel über eine Verbindungsleitung, mit dem zweiten Kupplungskühlungsanschluss in Verbindung steht, der wiederum mit dem Rücklauf der Kupplungskühlung in Verbindung steht. Dadurch kann die erste Stirnseite des ersten Steuerkolbens aus dem Rücklauf der Kupplungskühlung mit Druck beaufschlagt werden.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Steuerung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Feder an einer der ersten Stirnseite entgegen gesetzten zweiten Stirnseite des ersten Steuerkolbens so angreift, dass sich der erste Steuerkolben, wenn die an der ersten Stirnseite des ersten Steuerkolbens angreifende Druckkraft größer wird als die an der zweiten Stirnseite des ersten Steuerkolbens angreifende Federkraft, aus einer ersten Stellung in eine zweite Stellung verschiebt, wodurch eine Verbindung zwischen dem Rücklauf der Kupplungskühlung und dem Pumpenanschluss freigegeben wird. Dadurch wird erreicht, dass das Fördermedium aus dem Rücklauf der Kupplungskühlung in den Saugtrakt der Pumpe zurückgeführt wird.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Steuerung ist dadurch gekennzeichnet, dass eine der ersten Stirnseite des zweiten Steuerkolbens entgegen gesetzte zweite Stirnseite des zweiten Steuerkolbens über den Vorsteuerdruckquellenanschluss mit dem Vorsteuerdruck beaufschlagbar ist, um den zweiten Steuerkolben so zu verschieben, dass eine Verbindung zwischen dem dritten und dem vierten Kupplungskühlungsanschluss freigegeben wird. Dadurch wird die Kupplungskühlung aktiviert.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Steuerung ist dadurch gekennzeichnet, dass in einer Verbindungsleitung zwischen dem dritten und dem vierten Kupplungskühlungsanschluss eine Blende angeordnet ist. Die Blende dient dazu, einen kleinen Volumenstrom zu Schmierzwecken zur Kupplung zu führen.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Steuerung ist dadurch gekennzeichnet, dass von der zweiten Stirnseite des ersten Steuerkolbens ein Dorn in Richtung der Längsachse des ersten Steuerkolbens ausgeht. Der Dorn dient zur Führung der Feder, die vorzugsweise als Schraubendruckfeder ausgebildet ist.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Steuerung ist dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem ersten und dem zweiten Steuerkolben ein insbesondere kappenförmiges, verschiebbares Trennelement angeordnet ist, das dazu dient, den Aufnahmeraum für den ersten Steuerkolben von dem Aufnahmeraum für den zweiten Steuerkolben zu trennen. Dadurch können in den Aufnahmeräumen für den ersten und den zweiten Steuerkolben unterschiedliche Drücke realisiert werden.
Die Erfindung betrifft auch ein Getriebe mit einer vorab beschriebenen Steuerung. In herkömmlichen hydraulischen Steuerungen für Getriebe werden unter anderem ein Ventil für die Kühlung der Kupplung und ein Ventil für die Sicherstellung eines Mindestdrucks und der Ansaugfunktion der Pumpe im Kühlerrücklauf verbaut. Durch die Erfindung werden beide Ventilfunktionen in einem einzigen Ventil vereint, das auch als Mindestdruckventil mit Schaltfunktion für die Kühlung bezeichnet werden kann.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung ein Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist. Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Ventils in seiner Grundstellung;
2 das Ventil aus 1 in seiner Arbeitsstellung und
3 das Ventil aus 1 in einer dritten Schaltstellung, in der die Kupplungskühlung aktiviert ist.
In 1 ist ein Ventilgehäuse 1 eines erfindungsgemäßen Ventils zur hydraulischen Steuerung eines Getriebes schematisch dargestellt. In dem Ventilgehäuse 1 sind ein erster 11 und ein zweiter 12 Steuerkolben verschiebbar aufgenommen. Der erste Steuerkolben 11 weist an seinem einen Ende einen kreiszylinderförmigen Abschnitt 14 und an seinem anderen Ende einen kreiszylinderförmigen Abschnitt 15 auf. Zwischen den beiden kreiszylinderförmigen Abschnitten 14 und 15 ist ein mittlerer, ebenfalls kreiszylinderförmiger Abschnitt 16 mit einem verringerten Außendurchmesser ausgebildet. Die Übergänge zwischen den kreiszylinderförmigen Abschnitten 14, 15 und dem mittleren Abschnitt 16 sind gerundet. An dem freien Ende des kreiszylinderförmigen Abschnitts 14 ist eine erste Stirnseite 17 des ersten Steuerkolbens 11 ausgebildet. An dem freien Ende des kreiszylinderförmigen Abschnitts 15 ist eine zweite Stirnseite 22 des ersten Steuerkolbens 11 ausgebildet.
Der zweite Steuerkolben 12 weist an seinem einen Ende einen kreiszylinderförmigen Abschnitt 18 mit konstantem Außendurchmesser auf. An den kreiszylinderförmigen Abschnitt 18 schließt sich ein Abschnitt 19 mit abnehmendem Außendurchmesser an. Auf den Abschnitt 19 wiederum folgt ein kreiszylinderförmiger Abschnitt 20 mit einem konstanten Außendurchmesser. Daran schließt sich an dem anderen Ende des zweiten Steuerkolbens 12 ein Abschnitt 21 mit zunehmendem Außendurchmesser an, dessen Abmessungen denen des Abschnitts 19 entsprechen. Der zweite Steuerkolben 12 weist, wie der erste Steuerkolben 11, an seinen beiden Enden einen größeren Außendurchmesser auf als in der Mitte.
An der zweiten Stirnseite 22 des ersten Steuerkolbens 11 ist ein Dorn 23 ausgebildet. Der Dorn 23 weist zunächst einen kreiszylinderförmigen Abschnitt mit konstantem Außendurchmesser, dann einen sich verjüngenden Abschnitt und an seinem freien Ende einen kreiszylinderförmigen Abschnitt mit verringertem Außendurchmesser auf. Der Dorn 23 dient zur Fixierung und Führung einer Schraubendruckfeder 24, die auf den Dorn 23 aufgesetzt ist. Am Ende der Schraubendruckfeder 24 liegt an der zweiten Stirnseite 22 des ersten Steuerkolbens 11 an. Das andere Ende der Schraubendruckfeder 24 liegt innen an einem kappenförmigen Trennelement 25 an, das verschiebbar in dem Ventilgehäuse 1 aufgenommen ist. An der Außenseite des kappenförmigen Trennelements 25 liegt eine erste Stirnseite 26 an, die an dem freien Ende des zweiten Steuerkolbens 12 ausgebildet ist. An dem freien Ende des kreiszylinderförmigen Abschnitts 18 des zweiten Steuerkolbens 12 ist eine zweite Stirnseite 27 ausgebildet. Der erste Steuerkolben 11 weist einen geringeren Außendurchmesser auf als der zweite Steuerkolben 12.
An dem Ventilgehäuse 1 sind vier Anschlüsse 31, 32, 33 und 34 vorgesehen, die alle mit der Kupplungskühlung in Verbindung stehen. Die Anschlüsse 31 bis 34 werden auch als erste, zweite, dritte und vierte Kupplungskühlungsanschlüsse bezeichnet. Der erste 31 und der zweite 32 Kupplungskühlungsanschluss sind über eine Verbindungsleitung 36 miteinander verbunden. Der zweite 32 und der dritte 33 Kupplungskühlungsanschluss sind über eine Verbindungsleitung 37 miteinander verbunden. Der dritte 33 und der vierte 34 Kupplungskühlungsanschluss sind über eine Leitung 38 miteinander verbunden, in der eine Blende 40 angeordnet ist. Von dem vierten Kupplungskühlungsanschluss 34 führt eine Leitung 39 zur Kupplungskühlung.
Darüber hinaus ist an dem Ventilgehäuse 1 ein Anschluss 42 vorgesehen, der über eine Leitung 43 mit dem Kühlerrücklauf verbunden ist. Außerdem ist an dem Ventilgehäuse 1 ein Anschluss 46 vorgesehen, der über eine Leitung 47 mit dem Saugtrakt der Pumpe verbunden ist. Über einen Anschluss 49 steht der Aufnahmeraum für die Schraubendruckfeder 24 mit einem Tank in Verbindung. Über den Anschluss 49 wird sichergestellt, dass der Aufnahmeraum für die Druckfeder 24 drucklos ist. Schließlich weist das Ventilgehäuse 1 einen Anschluss 50 auf, der über eine Leitung 51 mit einer Vorsteuerdruckquelle in Verbindung steht.
Der erste Kupplungskühlungsanschluss 31 steht mit der ersten Stirnseite 17 des ersten Steuerkolbens 11 in Verbindung. Der zweite Kupplungskühlungsanschluss 32 ist in der in 1 dargestellten Stellung des ersten Steuerkolbens 11 über den mittleren Abschnitt 16 des ersten Steuerkolbens 11 mit dem Kühlerrücklaufanschluss 42 verbunden. Der zweite Kupplungskühlungsanschluss 32 kann aber auch durch den kreiszylinderförmigen Abschnitt 14 des ersten Steuerkolbens 11 verschlossen werden.
In den in den 1 und 2 dargestellten Schaltstellungen des Ventils ist der Abschnitt 21 des zweiten Steuerkolbens 12 in dem Ventilgehäuse 1 zwischen dem dritten 33 und dem vierten 34 Kupplungskühlungsanschluss angeordnet, was dazu führt, dass keine Verbindung zwischen dem dritten 33 und dem vierten 34 Kupplungskühlungsanschluss über das Ventilgehäuse 1 besteht. In der in 3 dargestellten Schaltstellung des Ventils ist der zweite Steuerkolben 12 so verschoben, dass eine Verbindung zwischen dem dritten 33 und dem vierten 34 Kupplungskühlungsanschluss über das Ventilgehäuse 1 geöffnet ist.
Der Vorsteuerdruckanschluss 50 steht mit der zweiten Stirnseite 27 des zweiten Steuerkolbens 12 in Verbindung. Der Pumpenanschluss 46 ist bei der in 1 dargestellten Schaltstellung durch den kreiszylinderförmigen Abschnitt 15 des ersten Steuerkolbens 11 verschlossen. Wenn sich der erste Steuerkolben 11 verschiebt, wie in den 2 und 3 dargestellt ist, wird eine Verbindung zwischen dem Kühlerrücklaufanschluss 42 und dem Pumpenanschluss 46 freigegeben.
In der in 1 dargestellten Grundstellung des Ventils gelangt die vom Kühler zurückfließende Flüssigkeit aus der Leitung 43 über den Kühlerrücklaufanschluss 42 zu dem zweiten Kupplungskühlungsanschluss 32. Von dem zweiten Kupplungskühlungsanschluss 32 gelangt die Flüssigkeit über die Leitung 36 und den ersten Kupplungskühlungsanschluss 31 zu der ersten Stirnseite 17 des ersten Steuerkolbens 11. Ein geringer Volumenstrom der Flüssigkeit wird von dem zweiten Kupplungskühlungsanschluss 32 über die Leitungen 37, 38, 39 und die Blende 40, die einen Durchmesser von etwa 0,8 mm aufweist, zur Kupplung geführt und dient der Lagerbeölung.
Bei der Flüssigkeit handelt es sich um Hydraulikflüssigkeit, die auch als Hydrauliköl bezeichnet wird. Die auf die erste Stirnseite 17 des ersten Steuerkolbens 11 wirkende Hydraulikflüssigkeit erzeugt eine Gegenkraft zu der vorgespannten Schraubendruckfeder 24, die zwischen dem ersten 11 und dem zweiten 12 Steuerkolben angeordnet ist. Wenn der an der ersten Stirnseite 17 des ersten Steuerkolbens 11 herrschende Druck beziehungsweise die dort wirkende Druckkraft größer wird als die Vorspannkraft der Schraubendruckfeder 24, dann verschiebt sich der erste Steuerkolben 11 zu dem zweiten Steuerkolben 12 hin. Bei dieser Verschiebung des ersten Steuerkolbens 11 wird, wie in den 2 und 3 dargestellt ist, eine Verbindung zwischen dem Kühlerrücklaufanschluss 42 und dem Pumpenanschluss 46 geöffnet. Demzufolge wird das Öl aus der Kühlerrücklaufleitung 43 über den Kühlerrücklaufanschluss 42, den Pumpenanschluss 46 und die Pumpenanschlussleitung 47 zum Saugtrakt der (nicht dargestellten) Pumpe zurückgeführt. Der Druckunterschied zwischen den Anschlüssen 42 und 46 stellt den eingestellten Mindestdruck des Ventils dar. Die in 2 dargestellte Arbeitsposition des Ventils entspricht der normalen Fahrsituation eines Kraftfahrzeugs.
Wenn sich die Kupplung im Betrieb stark erwärmt und demzufolge eine Kühlung der Kupplung erforderlich ist, dann wird die zweite Stirnseite des zweiten Steuerkolbens 12 über den Vorsteuerdruckanschluss 50 und die Vorsteuerdruckleitung 51 mit einem Vorsteuerdruck beaufschlagt. Der Vorsteuerdruck bewirkt dann eine Verschiebung des zweiten Steuerkolbens 12 aus der in den 1 und 2 dargestellten Stellung in die in 3 dargestellte Stellung.
In 3 sieht man, dass die durch den Vorsteuerdruck bewirkte Verschiebung des zweiten Steuerkolbens 12 zu dem ersten Steuerkolben 11 hin dazu führt, dass die Verbindung zwischen dem dritten Kupplungskühlungsanschluss 33 und dem vierten Kupplungskühlungsanschluss 34 freigegeben wird. Das führt quasi zur Ausbildung eines Bypasses, durch den die Blende 40 in der Leitung 38 überbrückt wird. In diesem, in 3 dargestellten, Zustand des Ventils ist die Kupplungskühlung aktiv.
Die Verschiebung des zweiten Steuerkolbens 12 zu dem ersten Steuerkolben 11 hin führt außerdem dazu, dass die Spannung der Schraubendruckfeder 24 erhöht wird. Das wiederum führt dazu, dass der eingestellte Mindestdruck des Ventils ebenfalls erhöht wird. Das ist deshalb erwünscht, weil zur Kupplungskühlung ein höherer Druck als der zuvor eingestellte Mindestdruck benötigt wird. Ab einer definierten Druckhöhe liegt die Schraubendruckfeder 24 auf Block und die beiden Steuerkolben 11 und 12 wirken als einteiliger Schieber. Der eingestellte Kühlöldruck ist dann über den Durchmesserunterschied zwischen den Steuerkolben 11 und 12 bestimmt. Diese Arbeitsposition des Ventils ist in 3 dargestellt und stellt die Fahrsituation mit zugeschalteter Kühlung dar.

Claims

Hydraulische Steuerung für ein Getriebe mit einer Ventileinrichtung zum Steuern einer Kühlung einer Kupplung und zum Sicherstellen eines Mindestdrucks und der Ansaugfunktion einer Pumpe, wobei die Ventileinrichtung nur ein einziges Ventil umfasst, mit dem sowohl die Kühlung der Kupplung als auch der Mindestdruck und die Ansaugfunktion der Pumpe sichergestellt werden, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil einen ersten Steuerkolben (11) und einen zweiten Steuerkolben (12), die in einem Ventilgehäuse (1) verschiebbar aufgenommen sind, und mehrere Anschlüsse (31, 32, 33, 34, 42, 46, 50) umfasst, von denen jeweils mindestens einer (31, 32, 33, 34) mit der Kupplungskühlung, einem Rücklauf (42) der Kupplungskühlung, der Pumpe (46) oder einer Vorsteuerdruckquelle (50) in Verbindung steht, wobei zwischen einer Stirnseite (22) des ersten Steuerkolbens (11) und einer Stirnseite (26) des zweiten Steuerkolbens (12) eine Feder (24) eingespannt ist.
Steuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungskühlung mit einem ersten (31), einem zweiten (32), einem dritten (33) und einem vierten (34) Anschluss an dem Ventilgehäuse (1) in Verbindung steht.
Steuerung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Kupplungskühlungsanschluss (31) mit einer ersten Stirnseite (17) des ersten Steuerkolbens (11) in Verbindung steht.
Steuerung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Kupplungskühlungsanschluss (31), zum Beispiel über eine Verbindungsleitung (36), mit dem zweiten Kupplungskühlungsanschluss (32) in Verbindung steht, der wiederum mit dem Rücklauf der Kupplungskühlung (42) in Verbindung steht.
Steuerung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Feder (24) an einer der ersten Stirnseite (17) entgegen gesetzten zweiten Stirnseite (22) des ersten Steuerkolbens (11) so angreift, dass sich der erste Steuerkolben (11), wenn die an der ersten Stirnseite (17) des ersten Steuerkolbens (11) angreifende Druckkraft größer wird als die an der zweiten Stirnseite (22) des ersten Steuerkolbens (11) angreifende Federkraft, aus einer ersten Stellung in eine zweite Stellung verschiebt, wodurch eine Verbindung zwischen dem Rücklauf der Kupplungskühlung (42) und dem Pumpenanschluss (46) freigegeben wird.
Steuerung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine der ersten Stirnseite (26) des zweiten Steuerkolbens (12) entgegen gesetzte zweite Stirnseite (27) des zweiten Steuerkolbens (12) über den Vorsteuerdruckquellenanschluss (50) mit dem Vorsteuerdruck beaufschlagbar ist, um den zweiten Steuerkolben (12) so zu verschieben, dass eine Verbindung zwischen dem dritten (33) und dem vierten (34) Kupplungskühlungsanschluss freigegeben wird.
Steuerung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Verbindungsleitung (38) zwischen dem dritten (33) und dem vierten (34) Kupplungskühlungsanschluss eine Blende (40) angeordnet ist.
Steuerung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass von der zweiten Stirnseite (22) des ersten Steuerkolbens (11) ein Dorn (23) in Richtung der Längsachse des ersten Steuerkolbens (11) ausgeht.
Steuerung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem ersten (11) und dem zweiten (12) Steuerkolben ein insbesondere kappenförmiges, verschiebbares Trennelement (25) angeordnet ist, um den Aufnahmeraum für den ersten Steuerkolben (11) von dem Aufnahmeraum für den zweiten Steuerkolben (12) zu trennen.
Getriebe mit einer hydraulischen Steuerung nach einem der vorhergehenden Ansprüche.