DE102015223952B4

DE102015223952B4 - Hydraulisches Schaltventil zum Schalten von Kühl- und Schmiermittelkreisläufen

Info

Publication number: DE102015223952B4
Application number: DE102015223952.7A
Authority: DE
Inventors: Matthias Poppe; Werner Zeller
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2015-12-01
Filing date: 2015-12-01
Publication date: 2020-02-20
Anticipated expiration: 2035-12-02
Also published as: DE102015223952A1

Abstract

Hydraulisches Schaltventil mit einem in einem Kolbenraum (1) eines Ventilgehäuses (2) bewegbaren Ventilkoben (3) zum Schalten von Kühl- und Schmiermittelkreisläufen (RS-Kü1, RS-Kü2) in Abhängigkeit von zugeordneten Schaltdrücken (pK1, pK2), wobei zumindest ein erster Schaltdruckanschluss (4) zum Beaufschlagen einer ersten Wirkfläche (6) des Ventilkolbens (3) mit einem ersten Schaltdruck (pK1) und zumindest ein zweiter Schaltdruckanschluss (5) zum Beaufschlagen einer zweiten Wirkfläche (7) des Ventilkolbens (3) mit einem zweiten Schaltdruck (pK2) vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Ventilkolben (3) eine axiale Durchgangsbohrung (11) vorgesehen ist, die einen der Schaltdruckanschlüsse (4, 5) mit einem Ende des Kolbenraumes zur Dämpfung der Schaltbewegung des Ventilkolbens (3) verbindet.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein hydraulisches Schaltventil mit einem in einem Kolbenraum eines Vollventilgehäuses bewegbaren Ventilkolben zum Schalten von Kühl- und Schmiermittelkreisläufen gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 näher definierten Art.
Aus der Fahrzeugtechnik sind allgemein hydraulische Schaltventile hinreichend bekannt, mit denen Kühl- und/oder Schmiermittelkreisläufe versorgt werden können. Zum Ansteuern des jeweiligen Schaltventils werden Schaltdrücke verwendet, wodurch eine Verstellung des Ventilkolbens bei dem Schaltventil realisiert wird, sodass der eine oder der andere Kühl- und/oder Schmiermittelkreislauf mit Kühl-und/oder Schmieröl versorgt wird. Zur Vermeidung von Rückkopplungen zwischen den beiden Schaltdrücken ist es erforderlich, dass fertigungstechnisch- und bauraumungünstige extern verlaufende Hydraulikleitungen verwendet werden, die mit einer Blende versehen sind, um eine Dämpfung zu erzeugen, die die unerwünschten Rückkopplungen vermeiden. Um eine ausreichende Dämpfung zum Vermeiden von Rückkopplungen zu erreichen, ist eine Blende mit einem derart geringen Durchmesser erforderlich, sodass in nachteiliger Weise ein Verstopfen der Blende möglich ist.
Aus der DE 21 56 460 B2 ist ein hydraulisches Schaltventil mit einer hydraulischen Aufpralldämpfung bekannt. Das Dokument DE 695 01 895 T2 zeigt ein hydraulisches Schaltventil mit kurzer Schaltzeit. In der DE 39 09 232 A1 ist ein hydraulisches Schaltventil mit einer Dämpfungseinrichtung offenbart. Die DE 195 40 529 A1 zeigt ebenfalls ein hydraulisches Steuerventil mit schwingungsreduzierenden Eigenschaften.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde ein hydraulisches Schaltventil der eingangs beschriebenen Gattung vorzuschlagen, bei dem möglichst bauraumneutral Rückkopplungen zwischen den Schaltdrücken verhindert werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst, wobei sich vorteilhafte Ausgestaltungen aus den Unteransprüchen und der Beschreibung sowie den Zeichnungen ergeben.
Somit wird ein hydraulisches Schaltventil mit einem in einem Ventilkolbenraum eines Ventilgehäuses bewegbaren Ventilkolben zum Schalten von Kühl- und/oder Schmiermittelkreisläufen in Abhängigkeit von zugeordneten Schaltdrücken vorgeschlagen, wobei zumindest ein erster Schaltdruckanschluss zum Beaufschlagen einer ersten Wirkfläche des Ventilkolbens mit einem ersten Schaltdruck und zumindest ein zweiter Schaltdruckanschluss zum Beaufschlagen einer zweiten Wirkfläche des Ventilkolbens mit einem zweiten Schaltdruck vorgesehen sind. Um eine Rückkopplung zwischen den Schaltdrücken zu vermeiden, ist erfindungsgemäß an dem Ventilkolben eine axiale Durchgangsbohrung vorgesehen, die einen der Schaltdruckanschlüsse mit einem Ende des geschlossenen Kolbenraumes zur Dämpfung der Schaltbewegung verbindet.
Auf diese Weise ohne Hydraulikleitungen eine Dämpfung der Schaltbewegung erreicht, so dass Rückkopplungen zwischen den Schaltdrücken vermieden werden. Demzufolge wird ein Schaltventil mit geringem Bauraumbedarf geschaffen und zudem werden Luftblasenbildungen verhindert.
Die erforderliche Rückstellfeder für den Ventilkolben kann in vorteilhafter Weise in einem Aufnahmeraum der Durchgangsbohrung fertigungstechnisch einfach untergebracht werden.
Durch das Vorsehen der Durchgangsbohrung in dem Ventilkolben ergeben sich in vorteilhafter Weise zudem Ringflächen als Wirkflächen zur Beaufschlagung mit dem jeweiligen Schaltdruck. Durch die Reduzierung der Wirkflächen und den kleinen Schaltkräften bei gleichen Verstellvolumina ergibt sich eine Reduzierung der jeweiligen Schaltgeschwindigkeit, wodurch die Schaltqualität verbessert werden kann.
Ein bevorzugter Einsatz des erfindungsgemäßen Schaltgetriebes ist das Ansteuern der Kühl- und Schmiermittelkreisläufe von Teilgetrieben eines Doppelkupplungsgetriebes mit Kühl- und Schmieröl. Hierzu können z. B. der erste Kühl- und Schmiermittelkreislaufanschluss mit einem ersten Kühl- und Schmiermittelkreislauf eines ersten Teilgetriebes des Automatikgetriebes und der zweite Kühl- und Schmiermittelkreislaufanschluss mit einem zweiten Kühl- und Schmiermittelkreislauf eines zweiten Teilgetriebes des Automatikgetriebes verbunden sein. In vorteilhafter Weise kann als erster Schaltdruck der erste Kupplungsdruck zum Schalten der ersten Kupplung oder der erste Druckregelerdruck der ersten Kupplung und als zweiter Schaltdruck der zweite Schaltdruck zum Schalten der zweiten Kupplung oder der zweite Druckregelerdruck der zweiten Kupplung verwendet werden.
Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand der Zeichnungen weiter erläutert. Es zeigen:

1 eine geschnittene Ansicht einer möglichen Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen hydraulischen Schaltventils zum Schalten von Kühl- und Schmiermittelkreisläufen in Abhängigkeit von zugeordneten Schaltdrücken;
2 eine geschnittene Ansicht des Schaltventils in einer Neutralposition des Ventilkolbens;
3 eine geschnittene Ansicht des Schaltventils in einer ersten Schaltstellung des Ventilkolbens, bei der eine erste Wirkfläche des Ventilkolbens mit dem ersten Schaltdruck zum Versorgen des ersten Kühl- und Schmiermittelkreislaufes beaufschlagt ist; und
4 eine geschnittene Ansicht des Schaltventils in einer zweiten Schaltstellung, bei der die zweite Wirkfläche des Ventilkolbens mit dem zweiten Schaltdruck zum Schalten des zweiten Kühl- und Schmiermittelkreislaufes beaufschlagt ist; und
5 ein hydraulisches Schaltschema einer bevorzugten Verwendung des erfindungsgemäßen Schaltventils zum Schalten der Kühl- und Schmiermittelkreisläufe eines Doppelkupplungsgetriebes.

In den 1 bis 4 eine mögliche Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen hydraulischen Schaltventils mit einem in einem Kolbenraum 1 eines Ventilgehäuses 2 bewegbaren Ventilkolbens 3 zum Schalten von Kühl- und Schmiermittelkreisläufen in Abhängigkeit von zugeordneten Schaltdrücken pK1 und pK2 beispielhaft dargestellt. 4 zeigt eine bevorzugte Anwendung des vorgeschlagenen Schaltventils zum Versorgen von Kühl- und Schmiermittelkreisläufen RS-Kü1 und RS-Kü2 der Teilgetriebe eines Doppelkupplungsgetriebes mit Kühl- und/oder Schmiermittel.
Das vorgeschlagene hydraulische Schaltventil umfasst den in dem Ventilkolbenraum 1 axial bewegbaren Ventilkolben 3, wobei bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ein erster Schaltdruckanschluss 4 in Form einer Ventiltasche und ein zweiter Schaltdruckanschluss 5 in Form einer weiteren Ventiltasche dem Kolbenraum 1 zugeordnet sind. Der erste Schaltdruckanschluss 4 dient zum Beaufschlagen einer ersten Wirkfläche 6 des Ventilkolbens 3 mit einem ersten Schaltdruck pK1 und der zweite Schaltdruckanschluss 5 dient zum Beaufschlagen einer zweiten Wirkfläche 7 des Ventilkolbens 3 mit einem zweiten Schaltdruck pK2.
Axial zwischen den beiden Schaltdruckanschlüssen 4, 5 ist zentral ein Kühl- und/oder Schmiermittelversorgungsanschluss 8 in Form einer Ventiltasche an dem Kolbenraum 1 vorgesehen, wobei dem Kühl- und Schmiermittelversorgunganschluss 8 ein erster Kühl- und Schmiermittelkreislaufanschluss 9 und ein zweiter Kühl- und Schmiermittelkreislaufanschluss 10 benachbart sind, die ebenfalls als Ventiltaschen ausgebildet sind. Den Kühl- und Schmiermittelkreislaufanschlüssen 9, 10 sind jeweils Ausnehmungen des Ventilkolbens 3 als Steuerkanten derart zugeordnet sind, dass durch axiale Bewegung des Ventilkolbens 3 aufgrund von Schaltdruckbeaufschlagung in einer ersten Schaltstellung der Kühl- und Schmiermittelversorgunganschluss 8 mit dem ersten Kühl- und Schmiermittelkreislaufanschluss 9 und in einer zweiten Schaltstellung der Kühl- und Schmiermittelversorgunganschluss 8 mit dem zweiten Kühl- und Schmiermittelkreislaufanschluss 10 verbunden sind.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass an dem Ventilkolben 3 eine axiale Durchgangsbohrung 11 vorgesehen ist, die axial durch den Ventilkolben verläuft und einen der Schaltdruckanschlüsse 4, 5 mit einem geschlossenen Ende des Kolbenraumes 1 zur Dämpfung der Schaltbewegung verbindet. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist z. B. der erste Schaltdruckanschluss 4 mit dem als Sacklochbohrung 17 ausgeführten Ende des Kolbenraumes 1 über die Durchgangsbohrung 11 verbunden.
Das dem ersten Schaltdruckanschluss 4 zugewandte Ende der Durchgangsbohrung 11 weist einen Aufnahmeraum 12 für eine Rückstellfeder 13 auf und das dem geschlossenen Ende des Kolbenraumes 1 zugewandte Ende der Durchgangsbohrung 11 weist eine Blende 14 auf. Aufgrund der durch die Durchgangsbohrung 11 ermöglichten Dämpfung der Schaltbewegung kann die Blende einen derart großen Durchmesser aufweisen, so dass Verstopfungen vermieden werden. Der Durchmesser kann beispielsweise bei 0, 8 Millimeter liegen. Es ist aber ohne weiteres möglich, herstellungseinfach in der Durchgangsbohrung 11 in Strömungsrichtung vor der Blende 14 ein Sieb anzuordnen.
Die in dem Aufnahmeraum 12 vorgesehene Rückstellfeder 13 zum Aufbringen einer Rückstellkraft auf den Ventilkolben 3 stützt sich an einem dem Kolbenraum 1 begrenzenden Stopfen 16 in dem Ventilgehäuse 2 ab.
Die erste Wirkfläche 6 des Ventilkolbens 3 ist ebenso wie die zweite Wirkfläche 7 aufgrund der Durchgangsbohrung 11 als Ringfläche ausgeführt. Die erste Wirkfläche 6 ist im Bereich des Aufnahmeraumes 12 vorgesehen, wobei der Außendurchmesser der Ringfläche bzw. der Wirkfläche 6 dem Außendurchmesser des Ventilkolbens 3 und der Innendurchmesser der Ringfläche der ersten Wirkfläche 6 dem Außendurchmesser des Aufnahmeraumes 12 entspricht. Die zweite Wirkfläche ist im Bereich einer Durchmesserstufe 15 des Ventilkolben 3 zwischen den beiden Enden des Ventilkolbens 3 vorgesehen, wobei der Außendurchmesser der als Ringfläche ausgebildeten zweiten Wirkfläche 7 dem Außendurchmesser des Ventilkolben 3 und der Innendurchmesser der Ringfläche der zweiten Wirkfläche 7 dem Außendurchmesser des Ventilkolbens 3 an der Durchmesserstufe 15 entspricht.
In 2 ist eine Neutralstellung des Schaltventils gezeigt, bei dem der Ventilkolben 3 ohne jegliche Beaufschlagung mit Schaltdruck durch die Rückstellfeder in einer Neutralposition in dem Ventilkolbenraum 1 gehalten ist.
3 zeigt das Schaltventil in einer ersten Schaltstellung, bei der die erste Wirkfläche 6 des Ventilkolbens 3 mit dem ersten Schaltdruck pK1 über den ersten Schaltdruckanschluss 4 beaufschlagt ist, sodass durch axiale Bewegung des Ventilkolbens 3 der Kühl-und Schmiermittelversorgungsanschluss 8 mit dem ersten Kühl- und Schmiermittelkreislaufanschluss 9 strömungsmäßig verbunden ist. Auf diese Weise kann Kühl- und Schmiermittelöl aus der Kühl- und Schmiermittelversorgung in den ersten Kühl- und Schmiermittelkreislauf strömen.
4 zeigt das hydraulische Schaltventil in einer zweiten Schaltstellung, bei der die zweite Wirkfläche 7 des Ventilkolbens 3 mit dem zweiten Schaltdruck pK2 über den zweiten Schaltdruckanschluss 5 beaufschlagt ist, so dass durch axiale Bewegung des Ventilkolbens 3 der Kühl- und Schmiermittelversorgunganschluss 8 mit dem zweiten Kühl- und Schmiermittelkreislaufanschluss 10 strömungsmäßig verbunden ist. Auf diese Weise kann Kühl- und Schmiermittelöl aus der Kühl- und Schmiermittelversorgung in den zweiten Kühl- und Schmiermittelkreislauf strömen.
In 5 ist ein bevorzugtes Anwendungsbeispiel des vorgeschlagenen hydraulischen Schaltventiles in Form eines hydraulischen Schaltplans dargestellt. Hierbei ist der erste Kühl- und Schmiermittelkreislaufanschluss 9 mit einem Kühl- und Schmiermittelkreislauf RS-Kü1 eines ersten Teilgetriebes eines Doppelkupplungsgetriebes verbunden und der zweite Kühl- und Schmiermittelkreislaufanschluss 10 mit einem zweiten Kühl- und Schmiermittelkreislauf RS-Kü2 eines zweiten Teilgetriebes des Doppelkupplungsgetriebes verbunden. Ferner ist ein erstes Kupplungsschaltventil KV-1 und ein zweites Kupplungsdruckschaltventil KV-2 zum Schalten der ersten Kupplung K1 und der zweiten Kupplung K2 des Doppelkupplungsgetriebes dargestellt. In dem dargestellten hydraulischen Schaltschema wird der erste Kupplungsschaltdruck gleichzeitig als erster Schaltdruck pK1 zum Schalten des erfindungsgemäßen Schaltventils und der zweite Kupplungsschaltdruck als zweiter Schaltdruck pK2 zum Schalten des Schaltventils verwendet. Den beiden Kupplungsschaltventilen KV-1 und KV-2 sind ein erster Druckregelerdruck pKR1 und ein zweiter Druckregelerdruck pKR2 zugeordnet, die ebenfalls als erster Schaltdruck pK1 und zweiter Schaltdruck pK2 des vorgeschlagenen Schaltventils eingesetzt werden können.
Bezugszeichenliste

1: Kolbenraum
2: Ventilgehäuse
3: Ventilkolben
4: erster Schaltdruckanschluss
5: zweiter Schaltdruckanschluss
6: erste Wirkfläche
7: zweite Wirkfläche
8: Kühl-und/oder Schmiermittelversorgungsanschluss
9: erster Kühl-und Schmiermittelkreislaufanschluss
10: zweiter Kühl- und Schmiermittelkreislaufanschluss
11: Durchgangsbohrung
12: Aufnahmeraum
13: Rückstellfeder
14: Blende
15: Durchmesserstufe
16: Stopfen
17: Sacklochbohrung
pK1: erster Schaltdruck bzw. erster Kupplungsschaltdruck
pK2: zweiter Schaltdruck bzw. zweiter Kupplungsschaltdruck
K1: erste Kupplung des Doppelkupplungsgetriebe
K2: zweite Kupplung des Doppelkupplungsgetriebe
RS-Kü1: erster Kühl- und Schmiermittelkreislauf
RS-Kü2: zweiter Kühl- und Schmiermittelkreislauf
KV-1: erstes Kupplungsschaltventil
KV-2: zweites Kupplungsschaltventil
pKR1: erster Druckregelerdruck
pKR2: zweiter Druckregelerdruck

Claims

Hydraulisches Schaltventil mit einem in einem Kolbenraum (1) eines Ventilgehäuses (2) bewegbaren Ventilkoben (3) zum Schalten von Kühl- und Schmiermittelkreisläufen (RS-Kü1, RS-Kü2) in Abhängigkeit von zugeordneten Schaltdrücken (pK1, pK2), wobei zumindest ein erster Schaltdruckanschluss (4) zum Beaufschlagen einer ersten Wirkfläche (6) des Ventilkolbens (3) mit einem ersten Schaltdruck (pK1) und zumindest ein zweiter Schaltdruckanschluss (5) zum Beaufschlagen einer zweiten Wirkfläche (7) des Ventilkolbens (3) mit einem zweiten Schaltdruck (pK2) vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Ventilkolben (3) eine axiale Durchgangsbohrung (11) vorgesehen ist, die einen der Schaltdruckanschlüsse (4, 5) mit einem Ende des Kolbenraumes zur Dämpfung der Schaltbewegung des Ventilkolbens (3) verbindet.
Hydraulisches Schaltventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das dem ersten Schaltdruckanschluss (4) zugewandte Ende der Durchgangsbohrung (11) einen Aufnahmeraum (12) für eine Rückstellfeder (13) aufweist, und dass das dem geschlossenen Ende des Kolbenraumes (1) zugewandte Ende der Durchgangsbohrung (11) eine Blende (14) aufweist.
Hydraulisches Schaltventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass in der Durchgangsbohrung (11) in Strömungsrichtung vor der Blende (14) ein Sieb angeordnet ist.
Hydraulisches Schaltventil nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Wirkfläche (6) als Ringfläche im Bereich des Aufnahmeraumes (12) ausgebildet ist, wobei der Außendurchmesser der Ringfläche dem Außendurchmesser des Ventilkolbens (3) und der Innendurchmesser der Ringfläche dem Außendurchmesser des Aufnahmeraums (12) entspricht.
Hydraulisches Schaltventil nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Wirkfläche (7) als Ringfläche ausgebildet ist, wobei der Außendurchmesser der Ringfläche dem Außendurchmesser des Ventilkolbens (3) und der Innendurchmesser der Ringfläche dem Außendurchmesser an einer Durchmesserstufe (15) des Ventilkolbens (3) entspricht.
Hydraulisches Schaltventil nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass axial zwischen den Schaltdruckanschlüssen (4, 5) ein Kühl-und Schmiermittelversorgungsanschluss (10) an dem Kolbenraum (1) vorgesehen ist, wobei dem Kühl- und Schmiermittelversorgungsanschluss (8) ein erster Kühl- und Schmiermittelkreislaufanschluss (9) und ein zweiter Kühl- und Schmiermittelkreislaufanschluss (10) benachbart sind, wobei durch axiale Bewegungen des Ventilkolbens (3) in einer ersten Schaltstellung der Kühl- und Schmiermittelversorgungsanschluss (8) mit dem ersten Kühl- und Schmiermittelkreislaufanschluss (9) und in einer zweiten Schaltstellung der Kühl- und Schmiermittelversorgungsanschluss (8) mit dem zweiten Kühl- und Schmiermittelkreislaufanschluss (10) verbunden sind.
Hydraulisches Schaltventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass in der ersten Schaltstellung die erste Wirkfläche (6) des Ventilkolbens (3) mit dem ersten Schaltdruck (pK1) beaufschlagt ist, so dass durch axiale Bewegung des Ventilkolbens (3) der Kühl- und Schmiermittelversorgungsanschluss (8) mit dem ersten Kühl- und Schmiermittelkreislaufanschluss (9) strömungsmäßig verbunden ist.
Hydraulisches Schaltventil nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass in der zweiten Schaltstellung die zweite Wirkfläche (7) des Ventilkolbens (3) mit dem zweiten Schaltdruck (pK2) beaufschlagt ist, so dass durch axiale Bewegung des Ventilkolbens (3) der Kühl- und Schmiermittelversorgungsanschluss (8) mit dem zweiten Kühl- und Schmiermittelkreislaufanschluss (10) verbunden ist.
Hydraulisches Schaltventil nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Kühl- und Schmiermittelkreislaufanschluss (9) mit einem Kühl- und Schmiermittelkreislauf (RS-Kü1) eines ersten Teilgetriebes eines Automatikgetriebes verbunden ist und dass der zweite Kühl- und Schmiermittelkreislaufanschluss (10) mit einem zweiten Kühl- und Schmiermittelkreislauf (RS-Kü2) eines zweiten Teilgetriebes des Automatikgetriebes verbunden ist.
Hydraulisches Schaltventil nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als erster Schaltdruck (pK1) der erste Kupplungsdruck oder der erste Druckregelerdruck (pKR1) des ersten Kupplungsdruckventils (KV-1) vorgesehen ist und dass als zweiter Schaltdruck (pK2) der zweite Kupplungsdruck oder der zweite Druckregelerdruck (pKR2) des zweiten Kupplungsdruckventils (KV-2) vorgesehen ist.