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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Steuerventileinheit für ein Automatikgetriebe eines Kraftfahrzeugs, umfassend in schichtweisem Aufbau:
- - ein elektronisches Steuergerät mit einem Steuergerätegehäuse, dessen erster Gehäuseboden von Sensorsockeln durchsetzt ist, die im Montageendzustand in korrespondierende Sensoraufnahmeöffnungen einer Getriebegehäusewand des Automatikgetriebes hineinragen,
- - ein aus wenigstens zwei korrespondierenden Kanalplatten zusammengesetztes Verteilermodul, das in seinem Inneren eine Mehrzahl von Hydraulikkanälen aufweist, die im Montageendzustand über Kanalöffnungen in der dem Steuergerät nächstliegenden Kanalplattenfläche mit Kanalöffnungen in das Steuergerät zwischen sich einbettenden Schultern der Getriebegehäusewand kommunizieren, sowie
- - eine Mehrzahl von elektrisch ansteuerbaren Ventilen, die jeweils einen in einem Ventilraum bewegbaren Ventilkörper, insbesondere einen Ventilschieber, und einen elektrischen Aktuator, insbesondere einen Ventilmagneten, aufweisen und die mit elektrischen Kontaktelementen des Steuergerätes in elektrischem und mit dem Verteilermodul in hydraulischem Kontakt stehen, sodass im Montageendzustand ein Hydraulikmedienstrom zwischen dem Verteilermodul und dem Automatikgetriebe durch elektrische Ansteuerung der Ventile mittels des Steuergerätes steuerbar ist.
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Stand der Technik
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Derartige Steuerventileinheiten finden als nicht druckschriftlich nachgewiesener Stand der Technik Verwendung bei VW-Doppelkupplungsgetrieben.
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Als Steuerventileinheit wird hier eine Einheit aus einem elektronischen Steuergerät, einem hydraulischen Verteilermodul und einer Mehrzahl elektrisch ansteuerbarer Ventile bezeichnet. Bei dem bekannten Automatikgetriebe wird diese Einheit an die Außenseite des Getriebegehäuses angeflanscht und mittels einer gedichteten Haube abgedeckt. Neben der Steuerventileinheit umgreift die Haube optional auch eine Hydraulikpumpe sowie einen Druckspeicher, der einerseits mit der Hydraulikpumpe und andererseits mit dem Verteilermodul verbunden ist, sodass in den Kanälen des Verteilermoduls bei Betrieb stets Hydraulikflüssigkeit unter einem hydraulischem Druck innerhalb vorbestimmter Grenzen vorliegt. Die unter Druck stehende Hydraulikflüssigkeit wird genutzt, um Stell-, Schmier-, und Kühlaufgaben innerhalb des Automatikgetriebes zu erfüllen. Hierzu ist es notwendig, dass die Hydraulikflüssigkeit gezielt in das Automatikgetriebe und gegebenenfalls aus diesen heraus geführt wird. Mit anderen Worten wird ein gesteuerter Hydraulikstrom zwischen dem Verteilermodul und dem Automatikgetriebe benötigt.
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Bei der bekannten Steuerventileinheit liegt das Verteilermodul unmittelbar auf zwei Schultern der Getriebegehäusewand auf. In den Schultern sind Kanalöffnungen angeordnet, die ins Innere des Automatikgetriebes und hier zu speziellen Einsatzorten führen. Korrespondierend hierzu weist die dem Getriebe zugewandte Fläche des Verteilermoduls entsprechende Kanalöffnungen auf. Der Hydraulikstrom durch diese korrespondierenden Kanalöffnungen wird durch ansteuerbaren Ventile ermöglicht bzw. verhindert, wobei die Ventile auf der dem Getriebe abgewandten Seite des Verteilermoduls auf diesem aufgesetzt sind und mit ihren Ventilkörpern in das Verteilermodul hineinragen. Zur Ansteuerung der Ventile ist das Steuergerät vorgesehen, das in einem eigenen Steuergerätegehäuse zwischen den Schultern des Getriebegehäuses, auf denen das Verteilermodul aufliegt, angeordnet ist. Zur elektrischen Kontaktierung sind Kontaktelemente des Steuergerätes mit Kontaktelementen der Ventile über einen so genannten „Leadframe“, d.h. über eine das Verteilermodul außen umgreifende Leiterbrücke verbunden. Nachteilig bei dieser bekannten Steuerventileinheit ist der mit der Leiterbrücke verbundene, zusätzliche Montageaufwand sowie die grundsätzlich jeder drahtgebundenen Kontaktierung innewohnende Fehleranfälligkeit.
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Aufgabenstellung
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine gattungsgemäße Steuerventileinheit derart weiterzubilden, dass bei geringerem Montageaufwand eine reduzierte Fehleranfälligkeit erzielt wird.
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Darlegung der Erfindung
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Diese Aufgabe wird in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1 dadurch gelöst,
- - dass die Ventilkörper in wenigstens einem zwischen dem Verteilermodul und dem Steuergerät angeordneten Ventilblock gelagert sind, aus dem die zugeordneten Aktuatoren mit ihren elektrischen Kontaktelementen herausragen,
- - dass der Ventilblock mit einer ersten Montagefläche an dem Verteilermodul anliegt, wobei sich mit den Ventilräumen verbundene, erste Kanalöffnungen in der ersten Montagefläche mit den Kanalöffnungen des Verteilermoduls decken,
- - dass der Ventilblock mit einer zweiten Montagefläche auf einer der Schultern des Getriebegehäuses aufliegt, wobei sich mit den Ventilräumen verbundene, zweite Kanalöffnungen in der zweiten Montagefläche mit den Kanalöffnungen in der Schulter des Getriebegehäuses decken, und
- - dass die elektrischen Kontaktelemente des Steuergerätes einen dem ersten Gehäuseboden gegenüberliegenden, zweiten Gehäuseboden durchsetzen und die elektrischen Kontaktelemente der Aktuatoren unmittelbar kontaktieren.
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Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Ein wesentlicher Grundgedanke der Erfindung ist eine neue Schichtreihenfolge des Aufbaus der Steuerventileinheit. Waren die einzelnen Elemente bzw. Elementegruppen beim Stand der Technik in der Reihenfolge Getriebe, Steuergerät, Verteilermodul, Ventile angeordnet, so lautet die Schichtungsreihenfolge im Rahmen der vorliegenden Erfindung Getriebe, Steuergerät, Ventile, Verteilermodul. Um diese teilweise Umkehrung der Schichtungsreihenfolge zu ermöglichen, sind die Ventile erfindungsgemäß in wenigstens einem Ventilblock integriert. Der Ventilblock weist die Ventilräume auf, in denen die Ventilkörper beweglich angeordnet sind. Die Aktuatoren, d.h. elektromechanische Wandler zur Bewegung der Ventilkörper, ragen ganz oder teilweise aus dem Ventilblock heraus, sodass wenigstens ihre elektrischen Kontaktelemente freiliegen. Der Ventilblock weist zwei einander gegenüber liegende Montageflächen auf, die jeweils mit Kanalöffnungen versehen sind, die ihrerseits mit den Ventilräumen verbunden sind. Mit anderen Worten trägt der Ventilblock eine Mehrzahl von Kanälen zwischen seiner Ober- und seiner Unterseite, wobei die Durchlässigkeit der Kanäle und/oder bestimmte Kanalverzweigungen von der jeweiligen Stellung der Ventilkörper in ihren Ventilräumen abhängen. Mit seiner ersten Montagefläche liegt der Ventilblock am Verteilermodul an, wobei sich die jeweiligen Kanalöffnungen überdecken. Mit seiner zweiten Montagefläche liegt der Ventilblock auf der Schulter des Getriebegehäuses auf, wobei sich auch hier die jeweiligen Kanalöffnungen überdecken. Die Ventile liegen somit unmittelbar über der Übergabestelle zum Getriebegehäuse, wodurch sich Kanallängen in den Kanalplatten gegenüber dem Stand der Technik verkürzt sind. Funktionell stellt somit der Ventilblock eine bereichsweise Verdickung des Verteilermoduls dar, die die Ventile trägt und deren elektrische Kontaktelemente in unmittelbare Nachbarschaft zu dem Steuergerät bringt. Bei geeigneter Positionierung korrespondierender Kontaktelemente des Steuergerätes wird auf diese Weise eine unmittelbare Kontaktierung der beiden genannten Gruppen von Kontaktelementen möglich. Speziell wird dies dadurch realisiert, dass der dem Getriebe abgewandte Gehäuseboden des Steuergerätes von dessen Kontaktelementen durchsetzt wird.
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Bevorzugt sind mehrere - insbesondere zwei - jeweils eine Mehrzahl von Ventilen tragende Ventilblöcke randständig und einen zentralen Freiraum bildend derart an dem Verteilermodul angeordnet, dass ihre jeweiligen Aktuatoren in den gemeinsamen Freiraum hineinragen. Unter Rückgriff auf das oben bereits skizzierte Bild des Ventilblocks als funktionale Verdickung des Verteilermoduls wird das Verteilermodul bei dieser bevorzugten Ausführungsform brücken- oder kappenartig erweitert. Die Ventilblöcke umstehen bei dieser Anordnung einen nicht-verdickten Bereich des Verteilermoduls, der oben als gemeinsamer Freiraum angesprochen wurde. In diesen Bereich ragen die Aktuatoren der Ventile hinein und kontaktieren das darunter liegende Steuergerät. Dies stellt eine optimale Nutzung des im Kraftfahrzeugbau stets beschränkten Bauraums dar. Insbesondere durch die liegende Einbauweise der Ventile lässt sich ein sehr flach Aufbau realisieren.
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Günstigerweise sind die Aktuatoren jedes Ventilblocks parallel zueinander angeordnet. Dies ergibt sich bei der bevorzugten Gestaltung, wonach die Aktuatoren jedes Ventilblocks in axialer Fortsetzung ihrer jeweils zugeordneten Ventilkörper angeordnet sind, aus deren bevorzugt paralleler Anordnung. Mit anderen Worten sind die Ventile batterieartig nebeneinander angeordnet, was weiter zur Bauraumoptimierung beiträgt.
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Bevorzugt überragt das Verteilermodul das Steuergerät seitlich und jeder Ventilblock liegt an einem das Steuergerät seitlich überragenden Bereich des Verteilermoduls an. Wie erwähnt, liegt das Steuergerät bauraumoptimiert zwischen Schultern der Getriebegehäusewand. Dies ist nötig, da das Steuergerät einerseits nahe an der Gehäusewand liegen muss, um mit seinen Weg- und Drehzahlsensorsockeln in entsprechende Sensoraufnahmeöffnungen der Getriebegehäusewand eingreifen zu können. Auf der dem Getriebegehäuse abgewandten Seite des Steuergerätes können zwischen den Ventilen Drucksensoren platziert sein, die den Hydraulikdruck unmittelbar an der Kanalplatte erfassen. Andererseits ist, wie erläutert, auch ein unmittelbarer Kontakt der Ventilblöcke mit der Gehäusewand erforderlich. Um Hinterschneidungen zu vermeiden, überragen die Ventilblöcke daher das Steuergerät seitlich und liegen auf denjenigen Schultern der Getriebegehäusewand auf, zwischen denen das Steuergerät eingebettet ist. Bei dieser Anordnung ist es besonders günstig, wenn auch das Verteilermodul das Steuergerät seitlich überragt und insbesondere an die äußeren Konturen der Ventilblöcke angepasst ist. Hierdurch vereinfacht sich die Kanalführung in den Ventilblöcken und kann im Wesentlichen als senkrechte Bohrungen von den jeweiligen Montageflächen zu den Ventilräumen ausgeführt sein.
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Bei einer günstigen Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Kontaktelemente der Aktuatoren als gewinkelte Klemmen ausgebildet sind, die die schneidenartig gestalteten Kontaktelemente des Steuergerätes seitlich umgreifen. Die den Ventilblöcken zugewandten Gehäuseboden des Steuergerätes durchsetzenden Kontaktelement können in besonders einfacher und robuster Weise als schneidenartige Metallvorsprünge ausgebildet sein. Zur Kontaktierung ist es ausreichend, wenn der bzw. die Ventilblöcke gegebenenfalls zusammen mit dem mit ihnen verbundenen Verteilermodul senkrecht aufgesetzt werden. Durch Anschrägung der Klemmbacken wird eine hohe Justagetoleranz erreicht, was die Montage der erfindungsgemäßen Steuerventileinheit über den Wegfall der äußeren Leiterbrücke hinaus nochmals wesentlich vereinfacht.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden, speziellen Beschreibung und den Zeichnungen.
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Figurenliste
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Es zeigen:
- 1 eine perspektivische Darstellung eines Automatikgetriebes mit angeflanschtem Steuerkasten
- 2 eine schematisierte Schnittdarstellung durch den Steuerkasten von 1
- 3 das Automatikgetriebe von 1 mit abgehobener Steuerkastenhaube
- 4 das Automatikgetriebe von 3 mit entferntem Verteilermodul
- 5 eine getriebeseitige Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Steuerventileinheit
- 6 die Steuerventileinheit von 5 mit entferntem Steuergerät.
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Ausführliche Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen
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Die 1 bis 6 stellen unterschiedliche Ansichten einer erfindungsgemäßen Steuerventileinheit in unterschiedlichen Montagesituationen dar. Gleiche Bezugszeichen in den Figuren deuten auf gleiche Elemente hin. Die Figuren sollen nachfolgend gemeinsam beschreiben werden.
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1 zeigt eine perspektivische Darstellung eines Automatikgetriebes 10 mit einem anflanschten Steuerkasten 12. Der Steuerkasten 12 beinhaltet die erfindungsgemäße Steuerventileinheit 14. Der Steuerkasten 12 wird gebildet von einer Mulde 16 in der Gehäusewand 18 des Automatikgetriebes 10, die mittels einer Steuerkastenhaube 20 abgedeckt ist. Die Steuerkastenhaube 20 ist dichtend, insbesondere flüssigkeitsdicht auf einem Befestigungsflansch 22, der die Mulde 16 umrandet, festgelegt, insbesondere verschraubt.
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2 zeigt eine Schnittdarstellung durch den Steuerkasten 12 entlang der Schnittlinie II-II in 1. Dabei ist zu beachten, dass der besseren Übersichtlichkeit halber auf die Darstellung von weiteren Elementen, die sich im Betriebszustand im Bereich der Schnittlinie II-II befinden und in den 3 und 4 unterhalb der Steuerventileinheit 14 erkennbaren Freiraum füllen, verzichtet wurde. Auf die Art und Funktion dieser nicht dargestellten Elemente soll weiter unten kurz eingegangen werden.
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Wie insbesondere aus 2 ersichtlich, umfasst die erfindungsgemäße Steuerventileinheit 14 im Wesentlichen drei Ebenen. Eine getriebeseitig gelegene Ebene wird von einem Steuergerät 24 gebildet, dessen getriebeseitiger Gehäuseboden 26 von mehreren Sensorsockeln 28 durchsetzt ist. Die Sensorsockel 28 sind in 5 besonders deutlich erkennbar. Es handelt sich hierbei insbesondere um Weg- und Drehzahl-Sensoren, die Schaltgabelpositionen und Drehzahlverhältnisse im Inneren des Automatikgetriebes 10 messen und dem Steuergerät 24 zur Weiterverarbeitung zur Verfügung stellen. Hierzu ist es erforderlich, dass die Sensorsockel 28 in Kontakt mit dem Inneren des Automatikgetriebes 10 stehen. Sie sind deshalb im Montageendzustand, wie in 2 gezeigt, dichtend in Sensoraufnahmeöffnungen im Boden der Mulde 16 eingesetzt. Insbesondere finden hier Axialdichtungen Einsatz.
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Eine zweite Ebene der erfindungsgemäßen Steuerventileinheit wird von zwei Ventilblöcken 32a, 32b gebildet.
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Eine dritte, haubenseitige Ebene der erfindungsgemäßen Steuerventileinheit 14 wird durch ein Verteilermodul 34 gebildet, das aus zwei Kanalplatten 36a, 36b zusammengesetzt ist.
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Jede der Kanalplatten 36a, 36b trägt auf einer ihrer Oberflächen eine Anordnung offener Kanäle, sodass im zusammengesetzten Zustand der Steuerventileinheit 14 eine komplexe Struktur geschlossener Kanäle entsteht, die auch höhengleiche und höhenverschiedene Kreuzungen umfassen kann. Über eine nicht dargestellte Hauptöffnung ist die geschlossene Kanalstruktur an einen von einer Hydraulikpumpe gespeisten Hydraulikspeicher angeschlossen. Beide letztgenannten Elemente sind in den Figuren nicht dargestellt, im Betriebszustand jedoch in dem in den 3 und 4 unterhalb der erfindungsgemäßen Steuerventileinheit 14 dargestellten Freiraum angeordnet. Die Kanalstruktur mündet in nicht dargestellten Öffnungen an der getriebeseitigen Fläche 38 des Verteilermoduls 34. Hier liegen mit korrespondierenden Kanalöffnungen 40 die Ventilblöcke 32a, 32b an. Sie verdicken somit das Verteilermodul 34 bereichsweise an dessen dem Getriebe zugewandter Seite. Die Ventilblöcke 32a, 32b weisen im Wesentlichen senkrechte Bohrungen auf, die gruppenweise je einem Ventil zugeordnet sind. Sie stellen Ein- und Auslässe der im Inneren der Ventilblöcke 32 a, 32 b befindlichen Ventilräume dar und werden je nach Stellung der in den Ventilräumen beweglich angeordneten Ventilkörper gesperrt oder freigegeben. Die entsprechende Bewegung der Ventilkörper erfolgt mittels Aktuatoren 42, die aus den Ventilblöcken 32a, 32b hervorragen. Bei der dargestellten Ausführungsform sind zwei Ventilblöcke 32a, 32b vorgesehen, die an zwei einander gegenüberliegenden Rändern der getriebeseitigen Fläche 38 des Verteilermoduls 34 so anliegen, dass ihre jeweiligen Aktuatoren 42 aufeinander zu zum Zentrum der getriebeseitigen Fläche 38 des Verteilermoduls 34 weisen.
In der insbesondere in den 2, 3 und 5 dargestellten Montageendstellung ragen die getriebeseitigen Flächen der Ventilblöcke 32a, 32b seitlich über das Steuergerät 24 hinaus. Mit Ihren überstehenden Bereichen liegen sie auf Schultern 44 der Getriebegehäusewand 18 auf, zwischen denen das Steuergerät 24 eingebettet ist und in denen nicht dargestellte Kanäle, die sich mit entsprechenden Kanalöffnungen 41 der Ventilblöcke 32a,b decken, ins Innere des Automatikgetriebes 10 führen. Wie insbesondere in 2 erkennbar, bilden die Ventilblöcke 32a, 32b zusammen mit dem Verteilermodul 34 eine Brücke, die auf den Schultern 44 aufliegt, wobei die Aktuatoren 42 in den Raum unter dem Brückenbogen hineinragen und unmittelbar über dem zwischen den Schultern 44 eingesetzten Steuergerät 24 zu liegen kommen. Hierdurch wird die räumliche Distanz zwischen den Aktuatoren 42 und dem getriebeabgewandten Gehäuseboden des Steuergerätes 24 minimiert.
Diese Anordnung erlaubt eine besonders leichte und sichere Kontaktierung zwischen Kontaktelementen 46 der Aktuatoren 42 und korrespondierenden Kontaktelementen 48 des Steuergerätes 24. Die bevorzugte Form der Kontaktelemente 46 der Aktuatoren 44 ist in 6 besonders gut zu erkennen: ein vorzugsweise isolierter, aus dem Gehäuse des Aktuators 42 achsparallel herausragender Arm trägt eine in Richtung auf das Getriebe weisende Klemme mit angeschrägten Klemmarmen. Diese Klemmen können in sehr positionstoleranter Weise die Kontaktelemente 48 des Steuergerätes kontaktieren, die schneidenartig aus dem getriebeabgewandten Gehäuseboden des Steuergerätes 24 herausragen. Die Kontaktierung erfolgt somit durch einfaches Aufeinanderpressen der drei Ebenen der erfindungsgemäßen Steuerventileinheit 14, die als Ganzes in den Steuerkasten 12 eingesetzt werden kann.
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Grundsätzlich ist es möglich, die einzelnen Ebenen der erfindungsgemäßen Steuerventileinheit 14 unmittelbar zusammenzufügen. Im Hinblick auf Fertigungstoleranzen und Dichtigkeitsanforderungen wird jedoch bevorzugt, zwischen den einzelnen Ebenen und/oder zwischen den Kanalplatten 36a, 36b des Verteilermoduls 34 geeignete Flachdichtungen einzusetzen.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Automatikgetriebe
- 12
- Steuerkasten
- 14
- Steuerventileinheit
- 16
- Mulde in 18
- 18
- Getriebegehäusewand
- 20
- Steuerkastenhaube
- 22
- Befestigungsflansch
- 24
- Steuergerät
- 26
- getriebeseitiger Gehäuseboden von 24
- 28
- Sensorsockel
- 30
- Sensoraufnahmeöffnung
- 32a,b
- Ventilblock
- 34
- Verteilermodul
- 36a,b
- Kanalplatte
- 38
- getriebeseitige Fläche von 34
- 40
- Kanalöffnung von 32 a,b
- 41
- Kanalöffnung von 32a,b
- 42
- Ventilaktuator
- 44
- Schulter von 18
- 46
- Kontaktelement von 42
- 48
- Kontaktelement von 24
