DE102014210530A1

DE102014210530A1 - Schieberventil, insbesondere zur Steuerung eines Kraftfahrzeug-Automatikgetriebes

Info

Publication number: DE102014210530A1
Application number: DE102014210530.7A
Authority: DE
Inventors: Erwin Mueller; Klaus Schudt
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2014-06-04
Filing date: 2014-06-04
Publication date: 2015-12-17
Also published as: US20150354715A1; KR20150139793A; US9869399B2

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Schieberventil (10), insbesondere zur Steuerung eines Kraftfahrzeug-Automatikgetriebes, mit einem Gehäuse (12), welches einen axialen Endabschnitt (14) aufweist. Erfindungsgemäß ist an dem axialen Endabschnitt (14) des Gehäuses (12) eine Anschlusshülse (34) angeordnet, welche in einem zum Gehäuse (12) benachbarten ersten axialen Bereich (36) einen größeren Durchmesser (38) und in einem vom Gehäuse (12) entfernten zweiten axialen Bereich (40) einen kleineren Durchmesser (42) aufweist, wobei in dem ersten axialen Bereich (36) eine Filtereinrichtung (58) angeordnet ist. Der zweite axiale Bereich (40) umfasst einen hydraulischen Anschluss (44).

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Schieberventil nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Vom Markt her bekannt sind Automatikgetriebe für Kraftfahrzeuge, bei welchen zum Wechseln der Gänge hydraulisch betätigbare Kupplungen verwendet werden. Damit Schaltvorgänge ruckfrei und für den Fahrer unmerklich ablaufen, ist eine vergleichsweise hohe Präzision der hydraulischen Komponenten erforderlich. Beispielsweise werden dafür elektromagnetisch betätigbare Druckregelventile verwendet. Solche Druckregelventile können im Betrieb durch eventuelle Schmutzpartikel in dem zu steuernden Fluid beeinträchtigt sein. Daher sind häufig Filter vorgesehen, welche diese Partikel aus dem Fluid filtern können. Patentveröffentlichungen aus diesem Fachgebiet sind beispielsweise die DE 198 47 304 C2 , die DE 10 2005 059 433 A1 , die DE 197 33 660 A1 und die DE 10 2010 039 918 A1 .
Offenbarung der Erfindung
Das der Erfindung zugrunde liegende Problem wird durch ein Schieberventil nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in Unteransprüchen angegeben. Für die Erfindung wichtige Merkmale finden sich ferner in der nachfolgenden Beschreibung und in den Zeichnungen, wobei die Merkmale sowohl in Alleinstellung als auch in unterschiedlichen Kombinationen für die Erfindung wichtig sein können, ohne dass hierauf nochmals explizit hingewiesen wird.
Die Erfindung betrifft ein Schieberventil, insbesondere zur Steuerung eines Kraftfahrzeug-Automatikgetriebes, mit einem im Wesentlichen zylindrischen Gehäuse, welches einen axialen Endabschnitt aufweist. Erfindungsgemäß ist an dem axialen Endabschnitt des Gehäuses eine ebenfalls im Wesentlichen zylindrische Anschlusshülse angeordnet, welche in einem zum Gehäuse benachbarten ersten axialen Bereich einen größeren Durchmesser und in einem vom Gehäuse entfernten zweiten axialen Bereich einen kleineren Durchmesser aufweist. In dem ersten axialen Bereich ist eine Filtereinrichtung angeordnet. Der zweite axiale Bereich umfasst einen hydraulischen Anschluss, insbesondere einen so genannten "Regeldruckanschluss". Das erfindungsgemäße Schieberventil ist also beispielsweise ein Druckregelventil.
Druckregelventile, insbesondere für die Steuerung von Automatikgetrieben, können an einem Zulaufanschluss und dem Regeldruckanschluss beispielsweise hydraulische Drücke bis zu etwa 20 bar aufweisen. Dadurch können vergleichsweise hohe Hydraulikkräfte entstehen, welche über an dem Schieberventil radial außen, also beispielsweise koaxial zum Gehäuse vorhandene O-Ring-Dichtungen auf das Druckregelventil wirken. Beispielsweise umfasst das Schieberventil zwei O-Ring-Dichtungen mit unterschiedlichen Durchmessern. Für die besagten Druckkräfte ist dazu eine durch die jeweilige O-Ring-Dichtung bestimmte Kreisfläche maßgebend. Eine Befestigungseinrichtung, mittels welcher das Druckregelventil an dem Automatikgetriebe oder einem sonstigen Abschnitt des Kraftfahrzeugs angeordnet ist, muss also vergleichsweise hohe Kräfte aufnehmen bzw. übertragen können.
Um diese Kräfte zu minimieren, kann es einerseits sinnvoll sein, den Durchmesser des größeren O-Rings möglichst klein zu halten. Entsprechend wird die druckbeaufschlagte Fläche minimiert und die Hydraulikkraft gering gehalten. Andererseits kann es sinnvoll sein, einen möglichst großen Unterschied der Durchmesser zwischen dem größeren und dem kleineren O-Ring zu realisieren. Dadurch können sich Vorteile bei der Anordnung und Verlegung der hydraulischen Anschlüsse an dem Schieberventil ergeben. Die beiden genannten Anforderungen an die Durchmesser der O-Ring-Dichtungen lassen im Ergebnis nur einen vergleichsweise kleinen Durchmesser für den kleineren O-Ring zu.
Durch die Erfindung wird es ermöglicht, trotz dieser Einschränkung die Filtereinrichtung mit einer vergleichsweise großen wirksamen Fläche auszuführen. Dies wird unter anderem dadurch ermöglicht, dass die Filtereinrichtung in dem größeren ersten axialen Bereich angeordnet ist, welcher zum Gehäuse benachbart ist. Dabei ist die Filtereinrichtung in dem Bereich mit dem größeren ersten Durchmesser angeordnet. Dadurch wird vorteilhaft ermöglicht, dass eine für die Filterung wirksame Fläche nicht durch den kleineren, sondern durch den größeren der beiden Durchmesser bestimmt ist, wodurch die wirksame Fläche entsprechend größer ist. Falls konstruktiv erforderlich, kann der zweite axiale Bereich sogar mit einem vergleichsweise kleinen Durchmesser ausgeführt werden, ohne dass die wirksame Fläche der Filtereinrichtung beeinträchtigt wird.
Insbesondere kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass die Filtereinrichtung an einem inneren Wandabschnitt der Anschlusshülse, an welchem der erste Durchmesser in den zweiten Durchmesser übergeht, angeordnet ist. Die Filtereinrichtung stützt sich somit gewissermaßen an dem durch diesen Wandabschnitt gebildeten Absatz in axialer Richtung ab. Dadurch wird eine besonders einfache und zugleich präzise Montage der Filtereinrichtung ermöglicht.
Vorzugsweise ist die Filtereinrichtung in die Anschlusshülse eingepresst. Dadurch kann die Filtereinrichtung in der Anschlusshülse auf einfache Weise vormontiert werden, wodurch Kosten gespart werden können. Es wird insoweit ein so genannter "zweiteiliger Filterhut" für die Filtereinrichtung ermöglicht, wobei der "Filterhut" also einerseits durch die Filtereinrichtung und andererseits durch die Anschlusshülse gebildet ist.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die Filtereinrichtung zwischen dem axialen Endabschnitt des Gehäuses und dem oben erwähnten inneren Wandabschnitt bzw. Absatz der Anschlusshülse zwischen dem ersten und dem zweiten axialen Bereich gehalten. Nach einer Montage der Anschlusshülse an dem Gehäuse – wobei die Anschlusshülse vorzugsweise radial außen auf das Gehäuse gepresst wird – ist die Filtereinrichtung formschlüssig zwischen der Anschlusshülse und dem axialen Endabschnitt des Gehäuses angeordnet und somit im Betrieb des Schieberventils sicher positioniert.
In einer weiteren Ausgestaltung des Schieberventils ist ein Übergang von dem ersten auf den zweiten Durchmesser zumindest abschnittsweise stetig ausgeführt ist. Insbesondere kann dieser Übergang eine radial umlaufende "Rundung" umfassen, welche nicht nur strömungstechnische Vorteile hat, sondern zugleich die wirksame Fläche der Filtereinrichtung insbesondere dann voll nutzbar macht, wenn diese sich an dem zwischen den beiden Durchmesserabschnitten gebildeten Absatz abstützt.
Weiterhin kann vorgesehen sein, dass die Filtereinrichtung im Wesentlichen als kreisförmige Scheibe ("Siebronde") ausgeführt ist, welche einen radial äußeren ringförmigen Halteabschnitt und einen radial inneren Filterabschnitt umfasst. Dadurch können Bauraum und somit Kosten gespart werden. Außerdem ermöglicht die derart differenzierte Ausgestaltung der Filtereinrichtung ein einfaches und sicheres Einpressen in die Anschlusshülse, wie oben bereits beschrieben.
In einer Ausgestaltung des Schieberventils weist die Filtereinrichtung einen radial außen liegenden ringförmigen Filterabschnitt und einen radial innen liegenden im Wesentlichen hutförmig ausgeführten Stützabschnitt auf, an dem sich eine Ventilfeder ("Rückstellfeder") des Schieberventils abstützt. Dadurch umfasst die Filtereinrichtung zusätzlich die Funktion einer Federaufnahme für die Ventilfeder, wodurch Bauraum und Kosten gespart werden können. Zwar kann dadurch die wirksame Fläche der Filtereinrichtung gegebenenfalls vermindert sein, jedoch ist die verbleibende (radial außen liegende) Fläche dank der Erfindung immer noch vergleichsweise groß.
Nachfolgend werden beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert. In der Zeichnung zeigen:
1 einen Längsschnitt durch ein Schieberventil in einer ersten Ausführungsform; und
2 einen Längsschnitt durch das Schieberventil in einer zweiten Ausführungsform.
Es werden für funktionsäquivalente Elemente und Größen in allen Figuren auch bei unterschiedlichen Ausführungsformen die gleichen Bezugszeichen verwendet.
1 zeigt einen Längsschnitt durch ein Schieberventil 10, welches vorliegend zur Steuerung eines Kraftfahrzeug-Automatikgetriebes verwendet werden kann. Das Schieberventil 10 umfasst ein insgesamt stufenzylindrisches Gehäuse 12, welches in einem in der Zeichnung linken Bereich einen axialen Endabschnitt 14 aufweist. Das Gehäuse 12 und der axiale Endabschnitt 14 sind im Wesentlichen rotationssymmetrisch zu einer Längsachse 16 ausgeführt. Radial innerhalb des Gehäuses 12 und des axialen Endabschnitts 14 ist zentrisch entlang der Längsachse 16 eine Schieberhülse 18 angeordnet, und radial innerhalb der Schieberhülse 18 ist zentrisch entlang der Längsachse 16 ein Ventilschieber 20 angeordnet. Die Schieberhülse 18 ist vorzugsweise von einem Kunststoffmaterial des Gehäuses 12 umspritzt.
Der Ventilschieber 20 weist in einem in etwa axial mittleren Bereich eine sich axial erstreckende radial äußere umlaufende Ausnehmung 22 auf. An axialen Endabschnitten der Ausnehmung 22 sind an dem Ventilschieber 20 radial umlaufende Steuerkanten 24 und 26 ausgeführt, welche mit radialen Öffnungen 24a, 26a und 28 der Schieberhülse 18 hydraulisch zusammenwirken. Mittels der radialen Öffnungen 24a, 26a und 28 und zugehörigen in dem Gehäuse 12 ausgeführten hydraulischen Kanälen (ohne Bezugszeichen, zum Teil auch nicht in der Schnittebene) sind an dem Schieberventil 10 in an sich bekannter Weise ein radialer Zulaufanschluss 30 und ein radialer Ablaufanschluss 32 ausgebildet. An dem Zulaufanschluss 30 ist vorliegend radial außen ein Filtergewebe 31 angeordnet, wodurch ein über den Zulaufanschluss 30 in das Schieberventil 10 einströmendes Fluid gefiltert wird.
Radial außen an dem Gehäuse 12 und dem im linken Bereich der Zeichnung angeordneten axialen Endabschnitt 14 ist eine stufenzylindrische Anschlusshülse 34 angeordnet. Die Anschlusshülse 34 ist im Wesentlichen rotationssymmetrisch und vorliegend aus einem Kunststoffmaterial ausgeführt. Die Anschlusshülse 34 weist in einem zum Gehäuse 12 benachbarten und insoweit rechten ersten axialen Bereich 36 einen größeren ersten Durchmesser 38 auf und in einem vom Gehäuse 12 entfernten und insoweit linken zweiten axialen Bereich 40 einen kleineren zweiten Durchmesser 42 auf. In der 1 ist links an dem zweiten axialen Bereich 40 der Anschlusshülse 34 ein axialer Regeldruckanschluss 44 des Schieberventils 10 angeordnet. Mittels des Zulaufanschlusses 30, des Ablaufanschlusses 32, und des Regeldruckanschlusses 44 kann das Schieberventil 10 im Betrieb in an sich bekannter Weise einen Durchfluss von Fluid, beispielsweise ein Hydrauliköl zur Steuerung eines Kraftfahrzeug-Automatikgetriebes (nicht dargestellt), steuern bzw. regeln.
Ferner weist die Anschlusshülse 34 zwei radial umlaufende äußere Dichtungen 46 und 48 auf, welche vorliegend jeweils als O-Ring ausgeführt sind. An drei axialen Abschnitten 50, 52 und 54 ist die Anschlusshülse 34 radial umlaufend außen an dem Gehäuse 12 fluidisch dicht angeordnet, vorliegend auf dieses aufgepresst.
Weiterhin umfasst die Anschlusshülse 34 einen radial umlaufenden inneren Wandabschnitt 56, an welchem der erste Durchmesser 38 in den zweiten Durchmesser 42 übergeht, und der insoweit eine Art Absatz bildet. An dem inneren Wandabschnitt 56 ist eine Filtereinrichtung 58 zum Filtern von in dem Fluid gegebenenfalls vorhandenen Partikeln angeordnet. Die Filtereinrichtung 58 ist in der 1 als kreisförmige Scheibe ("Siebronde") ausgeführt und umfasst einen radial äußeren ringförmigen Halteabschnitt 60 und einen radial inneren siebartigen Filterabschnitt 62. Mittels des Halteabschnitts 60 ist die Filtereinrichtung 58 zwischen dem axialen Endabschnitt 14 des Gehäuses 12 und dem inneren absatzartigen Wandabschnitt 56 der Anschlusshülse 34 gehalten. Vorliegend ist die Filtereinrichtung 58 an dem ringförmigen Halteabschnitt 60 in die Anschlusshülse 34 eingepresst.
In der 1 ist zu erkennen, dass ein Übergang von dem ersten Durchmesser 38 auf den zweiten Durchmesser 42 abschnittsweise stetig ausgeführt ist, und zwar vorliegend mittels einer umlaufenden Rundung 64. Dadurch ist der Filterabschnitt 62 der Filtereinrichtung 58 trotz der Abstützung am Wandabschnitt 56 mit seiner gesamten Fläche für die Filterung von Partikeln nutzbar.
In einem in der Zeichnung rechten Bereich umfasst das Schieberventil 10 ferner einen elektromagnetischen Aktor ("Elektromagnet"), welcher in der Zeichnung rechts an dem Gehäuse 12 angeordnet ist und eine Halterung 66 (rechts in der 1) sowie ein im Wesentlichen zylindrisches Aktorgehäuse 68 umfasst. In dem Aktorgehäuse 68 sind unter anderem folgende weitere Elemente angeordnet: Eine Magnetspule 70, magnetische Führungen 72 und 74, ein axial bewegbarer Anker 76, ein Koppelelement 78, welches den Anker 76 mit dem Ventilschieber 20 axial koppelt, eine als Schraubenfeder ausgeführte Ankerfeder 80 und eine Führungshülse 82.
Im Betrieb des Schieberventils 10 kann der Ventilschieber 20 mittels des elektromagnetischen Aktors in an sich vorbekannter Weise axial bewegt werden, wodurch eine Steuerung des Fluids und damit des Kraftfahrzeug-Automatikgetriebes ermöglicht wird. In Abhängigkeit von einem Betriebszustand des Schieberventils 10 kann das Fluid den Filterabschnitt 62 axial durchströmen, wobei eventuelle Partikel gefiltert werden und somit nicht den Betrieb des Schieberventils 10 stören können.
2 zeigt einen Längsschnitt durch das Schieberventil 10 in einer zweiten Ausführungsform ähnlich zu der 1. Im Unterschied dazu weist die Filtereinrichtung 58 von 2 zusätzlich einen radial innen liegenden im Wesentlichen hutförmig ausgeführten Stützabschnitt 84 auf, an dem sich eine Ventilfeder 86 ("Rückstellfeder") des Schieberventils 10 abstützt. Die Ventilfeder 86 beaufschlagt einen axialen Endabschnitt (ohne Bezugszeichen) des Ventilschiebers 20 mit einer Druckkraft in der Zeichnung nach rechts und wirkt somit der Druckkraft der Ankerfeder 80 entgegen. Radial außen von dem Stützabschnitt 84 sind – vergleichbar zu der 1 – der Filterabschnitt 62 und der Halteabschnitt 60 angeordnet. Wegen des radial inneren Stützabschnitts 84 ist eine Fläche des Filterabschnitts 62 jedoch kleiner als in 1.
Ein Betrieb des Schieberventils 10 von 2 erfolgt in einer zu der ersten Ausführungsform von 1 vergleichbaren Weise. Dabei wird in Abhängigkeit von einem Betriebszustand des Schieberventils 10 der Filterabschnitt 62 im Wesentlichen axial von dem Fluid durchströmt, wobei das Fluid radial außen um den Stützabschnitt 84 strömt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 19847304 C2 [0002]
DE 102005059433 A1 [0002]
DE 19733660 A1 [0002]
DE 102010039918 A1 [0002]

Claims

Schieberventil (10), insbesondere zur Steuerung eines Kraftfahrzeug-Automatikgetriebes, mit einem Gehäuse (12), welches einen axialen Endabschnitt (14) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass an dem axialen Endabschnitt (14) des Gehäuses (12) eine Anschlusshülse (34) angeordnet ist, welche in einem zum Gehäuse (12) benachbarten ersten axialen Bereich (36) einen größeren Durchmesser (38) und in einem vom Gehäuse (12) entfernten zweiten axialen Bereich (40) einen kleineren Durchmesser (42) aufweist, und dass in dem ersten axialen Bereich (36) eine Filtereinrichtung (58) angeordnet ist und der zweite axiale Bereich (40) einen hydraulischen Anschluss (44) umfasst.
Schieberventil (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Filtereinrichtung (58) an einem inneren Wandabschnitt (56) der Anschlusshülse (34), an welchem der erste Durchmesser (38) in den zweiten Durchmesser (42) übergeht, angeordnet ist.
Schieberventil (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Filtereinrichtung (58) in die Anschlusshülse (34) eingepresst ist.
Schieberventil (10) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Filtereinrichtung (58) zwischen dem axialen Endabschnitt (14) des Gehäuses (12) und dem Wandabschnitt (56) der Anschlusshülse (34) zwischen dem ersten und zweiten axialen Bereich (36, 40) gehalten ist.
Schieberventil (10) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Übergang von dem ersten auf den zweiten Durchmesser (38, 42) zumindest abschnittsweise stetig ausgeführt ist.
Schieberventil (10) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Filtereinrichtung (58) im Wesentlichen als kreisförmige Scheibe ausgeführt ist, welche einen radial äußeren ringförmigen Halteabschnitt (60) und einen radial inneren Filterabschnitt (62) umfasst.
Schieberventil (10) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Filtereinrichtung (58) einen radial außen liegenden ringförmigen Filterabschnitt (62) und einen radial innen liegenden im Wesentlichen hutförmig ausgeführten Stützabschnitt (84) aufweist, an dem sich eine Ventilfeder (86) des Schieberventils (10) abstützt.