DE102010017085A1

DE102010017085A1 - Sperrdruckregler

Info

Publication number: DE102010017085A1
Application number: DE201010017085
Authority: DE
Inventors: Hrudaya Canton Mahapatro; Robert Orley Novi Burkhart; John Ann Arbor Butwin
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2009-06-10
Filing date: 2010-05-26
Publication date: 2010-12-16
Also published as: US20100313970A1; CN101922549A; CN101922549B; US8490640B2

Abstract

System zum Regeln eines einem Getriebesteuerelement zugeführten Drucks, mit einer Steuerdruckquelle und einer Leitungsdruckquelle, einem Sperrventil 14, das eine Verbindung mit der Leitungsdruckquelle in Antwort auf den Steuerdruck öffnet und schließt, und einem Regelnventil 16, welches aufweist: einen Ventilschieber 74 zum Regeln des Leitungsdrucks und zum Erzeugen des Steuerelementdrucks, wenn das Sperrventil 14 geschlossen ist, und einen Hilfskolben 42, der vom Leitungsdruck abhängig ist und den Ventilschieber 74 kontaktiert zum Verbinden des Leitungsdrucks mit dem Steuerelement wenn das Sperrventil 14 offen ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Hydrauliksteuersystem für ein Automatikgetriebe und insbesondere ein Regelventil und ein System oder Regelsystem zum Steuern des (Sperr-)Drucks in einem Reibsteuerelement des Getriebes.
Ein Reibsteuerelement, wie z. B. eine Kupplung oder eine Bremse eines Automatikgetriebes kann betätigt und gelöst werden durch Verwenden einer Kombination eines Regelventils, eines Sperrventils und eines Variabler-Auslass-Solenoid(VBS)-Drucks in dem Hydrauliksteuerkreis des Getriebes.
Idealerweise betätigt das Steuersystem die Kupplung durch ein Vergrößern des VBS-Drucks, was das Regelventil öffnet und einen Durchfluss von einer Leitungsdruckquelle zu der Kupplung ermöglicht. Nachdem die Betätigung der Kupplung komplettiert ist und am Ende des Gangverhältniswechsels, gibt das Sperrventil Rückführdruck an das Regelventil aus, was es ermöglicht, dass voller Leiterdruck direkt auf die Kupplung aufgebracht wird.
Das System löst die Kupplung durch Reduzieren des VBS-Drucks bis sich das Sperrventil bewegt, um es zu ermöglichen, dass der Rückführdruck des Regelventils sich wieder füllt. Ein weiteres Absenken des VBS-Drucks reduziert proportional den Kupplungsdruck durch Steuern des Ablassens des Kupplungsdrucks zu einem Druckablass.
Derartige Steuerelemente neigen zu Luftaufnahme, unterschwingendem und trägem Antwortverhalten, und Betriebsinstabilität. Luftaufnahme tritt auf, wenn der Rückführdruck während des Sperrens oder Verriegelns abgelassen wird. Die Luft verbleibt in der Kammer, wenn das System rückbefüllt wird, was starke Nachgiebigkeit verursacht, was zu einem Überschießen, zu Instabilität und zu trägem Antwortverhalten des Reglers führt und damit zu einer nicht idealen Steuerung der Kupplungsübertragungskapazität führt. Das Überschießen im Kupplungsdruck tritt während einer Verstärkungs- oder Einrückphase auf und Niedrigfrequenzflattern tritt auf, wegen Verlusts an Dämpfung während der Gangverhältniswechselphase.
Ein Unterschwingen im Kupplungsdruck tritt während eines Entriegelns einer außer Eingriff kommenden Kupplung gerade bevor dem Gangverhältniswechsel auf, wegen des Sturzes des Rückführdrucks aufgehend von einem anfänglichen hohen Leitungsdruck zum Ablassdruck hin. Dies beeinflusst die Schaltqualität negativ.
Eine Änderung in dem Schneckengetriebepfad kann eine Luftaufnahme verhindern oder ein Vergrößerung des Sumpfniveaus, aber das Erreichen eines idealen Schneckengetriebepfads ist nicht immer ausführbar wegen der Gehäuseanforderungen. Auch reduziert das Aufrechterhalten eines hohen Fluidniveaus in der Ölwanne mit einem Kettenantrieb, der sich im Öl bewegt, die Kraftstoffeffizienz aufgrund von Rotationsverlust und potenzieller Luftzufuhr ins Öl.
Das Anordnen eines Regelventils und eines Sperrventils in unterschiedlichen Ebenen der Hauptsteuerung erfordert ein großes Volumen des Schneckengetriebes zwischen dem Reglerausgang und der Rückführöffnung, was die Steifigkeit verringert.
Gemäß der Erfindung kann ein System zum Regeln von Druck, der einem Getriebesteuerelement zugeführt wird, aufweisen: eine Steuerdruckquelle und eine Leitungsdruckquelle, ein Sperrventil, das in Antwort auf den Steuerdruck die Verbindung mit der Leitungsdruckquelle öffnet und schließt, und ein Regelventil, das einen Ventilschieber zum Regeln des Leitungsdrucks aufweist und einen Steuerelementdruck erzeugt, wenn das Sperrventil geschlossen ist, und ein Hilfskolben, der auf den Leitungsdruck anspricht und den Ventilschieber kontaktiert zum Verbinden des Leitungsdrucks mit dem Steuerelement, wenn das Sperrventil offen ist.
Der Hilfskolben, der an dem Ende des Regelventils angeordnet ist, kann in der gleichen Bohrung wie der Regelventilschieber angeordnet sein. Das Sperrventil ist vereinfacht strukturiert, da es nicht mit dem Regel(ventil)ausgang und dem Rückführdruck verbunden ist.
Das Regelventil wird gesperrt/verriegelt, wenn es in Antwort auf den gegen den Rückführdruck wirkenden Leitungsdruck seine Endstellung erreicht, wodurch Rückführablassluftprobleme vermieden sind.
Das Entriegeln/Entsperren und Lösen der außer Eingriff kommenden Kupplung ist stabil und kontrolliert aufgrund des Aufrechterhaltens des Gegendrucks am Leitungsdruckende des Hilfskolbens, wenn dieser Druck am Sperrventil durch eine Öffnung abgelassen wird.
Das Systemverfahren stellt eine Alternative bereit, um den Kupplungsdruck ohne Verursachen von einer Schwingung und unter Ersparnis von Zeit rampenförmig bzw. allmählich abzusenken.
Die Feder hinter dem Hilfskolben bringt Nachgiebigkeit und Unterstützung, um das VBS-Ventil zu stabilisieren, während der Regelventilsschieber voll ausgeschlagen ist, während der Verstärkungsphase.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen mit Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert. In der Zeichnung zeigen:
1 ein schematisches Schaubild, welches ein Hydrauliksystem zeigt, das ein Regelventil und ein Sperrventil aufweist zum Steuern des Drucks in einem Getriebesteuerelement, und
2 ein Kurvenschaubild, welches die Variation des Drucks in den Leitungen des Systems von 1 zeigt.
Mit Bezug auf die Zeichnung weist ein Abschnitt des Hydrauliksteuersystems 10 zum Zuführen von Druck an ein Reibsteuerelement, wie z. B. an eine Kupplung oder an eine Bremse 12, eines Automatikgetriebes auf: ein Sperrventil 14, ein Druckregelventil 16 und ein Steuerdruckventil 18, wie z. B. ein Variabler-Ablass-Solenoid (VBS).
Eine Pumpe 19 saugt Automatikgetriebefluid (ATF) von einem Ölsumpf 20 in dem Getriebe an und liefert das Fluid bei Leitungsdruck durch Leitungen 22, 24 an das Sperrventil 14 und an das Druckregelventil 16. Das Steuerdruckventil 18 ist durch eine Leitung 26 mit dem Sperrventil 14 verbunden und durch eine Leitung 28 und ein Rohr 29 mit dem Regelventil 16 verbunden. Geregelter Druck, der durch eine Leitung 30 mit dem Getriebesteuerelement 12 verbunden ist, wird auch in einer Leitung 32 durch eine Öffnung 34 zu einer Rückführöffnung 36 an einem Ende des Regelventils 16 gefördert.
Wenn der Druck in der Leitung 26 relativ niedrig ist, ist der Zustand des Verriegelungsventils 14 ein Entriegel- oder Entsperrzustand und der Leitungsdruck in der Leitung 22 ist gesperrt. Wenn der Druck in der Leitung 26 relativ hoch ist, dann ist der Zustand des Sperrventils 14 ein Verriegelungs- oder Sperrzustand, bewegt sich der Größenventilschieber 50 von der in 1 gezeigten Position nach rechts und ist der Leitungsdruck in der Leitung 22 mit der Leitung 38 verbunden, welche die Leitungsdruckquelle 24 mit einer Öffnung 40 an jenem Ende des Ventils 16 verbindet, welches zu der Position der Rückführöffnung 36 entgegengesetzt (entgegengesetztes Ende) ist. Ein Hilfskolben 42, der in der Kammer 44 des Ventils 16 angeordnet ist und einen Kolben 74 (axial) kontaktiert, wird durch den Druck in der Leitung 38 betätigt, um das Regelventil 16 zu verriegeln/zu sperren.
Eine Quelle von Ablassgegendruck 45 erhält das Fluid bei einem Druck von etwa drei PSI (0,2 bar) in der Leitung 46 aufrecht.
Der Solenoidzuführdruck wird in der Leitung 47 zu dem solenoidbetätigten Ventil 18 geführt. Ein variabler elektrischer Strom, der dem solenoidbetätigten Ventil 18 zugeführt wird, regelt den Druck, der von dem Ventil 18 durch Öffnen und Schließen einer Verbindung zwischen einer Ablassöffnung 49 und der Leitung 47 in Antwort auf den Strom bereitgestellt wird. Jede Ablassöffnung ist in Verbindung mit dem Ölsumpf 20, welcher unter Atmosphärendruck steht.
Wenn im Betrieb das soleniodbetätigte Ventil 18 eine relativ niedrige Größe an Steuerdruck in der Leitung 26 bereitstellt, dann ist das Sperrventil 14 entriegelt und schließt. Der Ventilschieber 50 bewegt sich von seiner in der 1 gezeigten Position aus nach links aufgrund der Kraft einer Druckfeder 52, die der Steuerdruckkraft am linken Ende des Ventilschiebers 50 entgegenwirkt. Eine nach rechts wirkende Steuerdruckkraft wird auf den Ringbund 55 des Ventilschiebers 74 aufgebracht.
Bei entriegeltem Sperrventil 14 regelt das Ventil 16 die Größe des Steuerelementdrucks, der der Kupplung 12 zugeführt wird, durch Balancieren der Kraft von Druckfedern 54, 56, der Steuerdruckkraft, die an dem Ende des Steuerringbunds 55 bereitgestellt wird, und der Rückführdruckkraft, die an dem Ende des Ringbunds 58 angreift. Die Leitung 60 verbindet die Öffnungen 62, 64 mit einer Ablassöffnung 66, welche unter Atmosphärendruck steht. Die Leitungsdruckquelle 24 steht durch Öffnungen 68, 70 mit der Kupplung 12 in Verbindung, wenn der Steuerringbund 72 das Ventil 16 in Antwort auf die Federkräfte und die Druckkräfte am Ventilschieber 74 öffnet und schließt. Wenn das Sperrventil 14 im Niedrigdruck-Entriegelungszustand ist, dann regelt das Ventil 16 Druck in der Leitung 30 derart, dass die Kupplung 12 in Eingriff gebracht wird.
Wenn das soleniodbetätigte Steuerventil 18 eine relativ hohe Größe an Druck in der Leitung 26 bereitstellt, dann bewegt sich der Ventilschieber 50 des Sperrventils 14 entgegen der Kraft der Feder 52 nach rechts, wodurch eine Verbindung zwischen der Leitungsdruckquelle 24 und einer Leitung 38 durch die Leitung 22 geöffnet wird. Die zusätzliche Druckkraft an dem Ende des Hilfskolbens 42 aufgrund des Drucks in der Leitung 38 und der Öffnung 40 zwingt den Ventilschieber 74 nach rechts, wodurch das Regelventil 16 voll geöffnet wird und die Leitung 24 mit der Leitung 30 verbunden wird, ohne dass Rückführdruck in die Öffnung 36 abgelassen wird. Wenn das solenoidbetätigte Steuerventil 18 diese hohe Größe an Druck in der Leitung 26 bereitstellt, dann ist die Kupplung 12 voll im Eingriff und ihre Drehmomentübertragungskapazität ist maximiert.
Die Kupplung 12 ist außer Eingriff, wenn das solenoidbetätigte Steuerventil 18 eine relativ geringe Größe an Druck in der Leitung 26 bereitstellt, was es dem Ventilschieber 50 erlaubt, sich nach links zu bewegen von der in der 1 gezeigten Position aus, aufgrund der Kraft der Feder 52. Diese Bewegung des Ventilschiebers trennt die Leitung 22 von der Leitung 38 ab und verbindet die Leitung 38 mit der Ablassöffnung 84 durch das Sperrventil 14, die Öffnung 80 und die Leitung 82. Dies entriegelt die Ventile 14 und 16.
Mit der derart abgelassenen Leitung 38 bewegen sich der Hilfskolben 42 und der Ventilschieber 74 nach links, wodurch eine Verbindung zwischen der Kupplung 12 und der Gegendruckquelle 45 durch die Leitung 30, die Öffnung 66, die Ventilkammer 44, die Öffnung 86 und die Leitung 46 geöffnet wird. Die Quelle an Ablassgegendruck 45 hält das Fluid bei einem Druck von etwa drei PSI (0,2 bar) in der Leitung 46 aufrecht, wenn Druck in der Leitung 46 reduziert wird, um die Kupplung oder die Bremse 12 außer Eingriff zu bringen. Dieser Gegendruck verhindert, dass die Kupplung oder die Bremse 12 abgelassen wird und Luft in die Leitung 46 eingefüllt wird.
Die Feder 56 hinter dem Hilfskolben 42 bringt Unterstützung zum Stabilisieren des VBS-Ventils 16, während der Regelventilschieber 74 während des Verstärkens im Vollausschlag ist.
2 zeigt die Variation des Drucks in den Leitungen 24, 26, 28, 32 und 38 des Systems von 1.
Das System erlaubt ein Öffnen einer Signalöffnung, um schnell an Verstärkungsdruck zu gelangen, ohne dafür ein Dämpfen zu opfern bzw. aufzugeben, welches während des Entriegel-Ereignis erforderlich ist.
Nach noch einer Ausführungsform regelt bei dem System nach Anspruch 7 das Regelventil 16 den Steuerelementdruck nicht, wenn das Sperrventil 14 offen ist. Das System kann ferner aufweisen: eine Gegendruckquelle und eine Fluidleitung, die den Steuerelementdruck durch das Regelventil 16 mit der Gegendruckquelle verbindet, wenn das Steuerelement gelöst wird, wobei die Gegendruckquelle z. B. einen positiven Druck in der Fluidleitung aufrecht erhält. Ferner kann die Steuerdruckquelle ein solenoidbetätigtes Ventil aufweisen, welches durch einen variablen elektrischen Strom betätigt wird, um die Größe des Steuerdrucks zu variieren, und das System kann ferner einen Fluidpfad durch das Sperrventil 14 zwischen dem Hilfskolben und einer Ablassöffnung aufweisen, wenn die erste Verbindung geschlossen ist.

Claims

System zum Regeln von Druck, der einem Getriebesteuerelement (12) zugeführt wird, aufweisend: eine Steuerdruckquelle (18) eine Leitungsdruckquelle (24), ein Sperrventil (14), dass eine Verbindung mit der Leitungsdruckquelle (24) in Antwort auf den Steuerdruck öffnet und schließt, und ein Regelventil (16) mit einem Ventilschieber (74) zum Regeln des Leitungsdrucks und zum Bereitstellen eines Steuerelementdrucks, wenn das Sperrventil (14) geschlossen ist, und mit einem Hilfskolben (42), der in Abhängigkeit vom Leitungsdruck betätigt wird und den Ventilschieber (74) kontaktiert zum Verbinden des Leitungsdrucks mit dem Steuerelement (12), wenn das Sperrventil (14) offen ist.
System nach Anspruch 1, ferner aufweisend: eine Gegendruckquelle (45) und eine Fluidleitung (46), die Steuerelementdruck durch das Regelventil (16) zu der Gegendruckquelle hin verbindet, wenn das Steuerelement (12) gelöst wird.
System nach Anspruch 2, wobei die Gegendruckquelle (45) einen positiven Druck in der Fluidleitung (46) aufrecht erhält.
System nach Anspruch 1, wobei das Regelventil (16) den Steuerelementdruck regelt durch Balancieren, an dem Ventilschieber (74), von einer ersten Federkraft und einer Rückführdruckkraft, die in die Schließrichtung des Regelventils (16) wirken, und einer Steuerdruckkraft, die in die Öffnungsrichtung des Regelventils (16) wirkt.
System nach Anspruch 1, wobei die Steuerdruckquelle eine solenoidbetätigtes Ventil (18) aufweist, welches mittels eines variablen elektrischen Stroms betätigt wird, um die Größe des Steuerdrucks zu verändern.
System nach Anspruch 1, ferner aufweisend einen Fluidpfad durch das Sperrventil (16) zwischen dem Hilfskolben (42) und einer Ablassöffnung, wenn das Sperrventil (14) geschlossen ist.
System zum Regeln von Druck, der einem Getriebesteuerelement (12) zugeführt wird, aufweisend: eine Steuerdruckquelle, eine Leitungsdruckquelle, ein Sperrventil (14) mit einem ersten Ventilschieber, an welchem die Kraft einer ersten Feder angreift, die ein Schließen einer ersten Verbindung mit der Leitungsdruckquelle bewirken will, und an welchem eine erste Steuerdruckkraft angreift, die die erste Verbindung öffnen will, und ein Regelventil (16) mit einem zweiten Ventilschieber (74), an welchem die Kraft einer zweiten Feder und eine Steuerelementrückführdruckkraft angreift, die eine zweite Verbindung zwischen dem Leitungsdruck und dem Steuerelement schließen wollen, und an welchem eine zweite Steuerdruckkraft angreift, die die zweite Verbindung öffnen will, und mit einem Hilfskolben (42), welcher die Kraft einer dritten Feder auf den zweiten Ventilschieber (74) überträgt, die die zweite Verbindung öffnen will.
System nach Anspruch 7, wobei das Regelventil (16) den Steuerelementdruck regelt, wenn das Sperrventil geschlossen ist.
System nach Anspruch 7, wobei das Regelventil den Steuerelementdruck regelt, wenn die erste Steuerdruckkraft relativ zu der ersten Federkraft niedrig ist.
System nach Anspruch 7, wobei, wenn das Sperrventil (14) offen ist, der Hilfskolben (42) eine Leitungsdruckkraft an den zweiten Ventilschieber (74) überträgt, die die zweite Verbindung öffnen will.