DE102018219122A1

DE102018219122A1 - Kühlungs-Priorisierungsventil für ein Hydrauliksystem eines Kraftfahrzeug-Getriebes

Info

Publication number: DE102018219122A1
Application number: DE102018219122.0A
Authority: DE
Inventors: Alexander Haberstock; Armin Haugg; Thilo Schmidt; Markus Herrmann
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2018-11-09
Filing date: 2018-11-09
Publication date: 2020-05-14
Also published as: US20200149562A1; CN111173916A; US11022157B2

Abstract

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Kühlungs-Priorisierungsventil (5) für ein Hydrauliksystem (4) eines Kraftfahrzeug-Getriebes (3) vorgeschlagen. Das Kühlungs-Priorisierungsventil (5) umfasst ein Ventilgehäuse (6), einen Ventilschieber (7), einen Eingang (18), einen Ausgang (15) und einen weiteren Ausgang (21). Dabei kann ein sekundärer Systemdruckkreis (39) des Hydrauliksystems (4) mit dem Eingang (18) verbunden werden. Weiterhin kann ein Kühler (54) mit dem Ausgang (15) oder dem weiteren Ausgang (21) verbunden werden, und eine Saugaufladung (44) kann mit dem Ausgang (15) oder mit dem weiteren Ausgang (21) verbunden werden. Das Kühlungs-Priorisierungsventil (5) ist dazu eingerichtet, den Ventilschieber (7) innerhalb des Ventilgehäuses (6) in eine Ausgangsstellung, in eine erste Regelstellung und in eine zweite Regelstellung zu verstellen. In der Ausgangsstellung ist der Eingang (18) weder mit dem Ausgang (15) noch mit dem weiteren Ausgang (21) verbunden. In der ersten Regelstellung ist der Eingang (18) mit dem Ausgang (15) verbunden, und in der zweiten Regelstellung ist der Eingang (18) sowohl mit dem Ausgang (15) als auch mit dem weiteren Ausgang (21) verbunden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Kühlungs-Priorisierungsventil für ein Hydrauliksystem eines Kraftfahrzeug-Getriebes. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Hydrauliksystem mit dem Kühlungs-Priorisierungsventil, ein Kraftfahrzeug-Getriebe mit dem Hydrauliksystem sowie ein Kraftfahrzeug mit dem Kraftfahrzeug-Getriebe.
Es sind Hydrauliksysteme insbesondere für Automatikgetriebe von Kraftfahrzeugen bekannt, die ein Pumpensystem, einen Hochdruckkreis (primärer Systemdruckkreis) und einen Niederdruckkreis (sekundärer Systemdruckkreis) sowie eine Saugaufladung aufweisen. Unter einer Saugaufladung ist eine Rückführung eines von der Pumpe zu viel geförderten Volumenstroms zur Saugseite der Pumpe zu verstehen. Das Pumpensystem kann beispielsweise als eine doppelhubige Flügelzellenpumpe mit drehzahlabhängigem Fördervolumenstrom ausgeführt sein.
Der sekundäre Systemdruckkreis kann sich in einen Abschnitt zur Kühlung und Schmierung des Getriebes sowie in einen Abschnitt zur Kühlung eines Anfahrelements aufteilen. Von dem sekundären Systemdruckkreis wird ein bestimmter Volumenstrom Öl zur Kühlung des integrierten Anfahrelements verwendet, wobei die Ölmenge über ein Kühlventil geregelt werden kann. Dies kann in der Weise erfolgen, dass die Ölmenge indirekt über den variablen Druck des Kühlventils geregelt wird. Ein Aufteilungsverhältnis der Kühlölströme kann dabei bestimmt werden durch ein Verhältnis einer Blende, welche vor dem integrierten Anfahrelement angeordnet ist, und einer weiteren Blende, welche vor dem Kühler angeordnet ist.
Das integrierte Anfahrelement muss insbesondere bei Anfahrvorgängen stark gekühlt werden. Dabei sind die Abtriebsdrehzahlen im Getriebe sehr gering, weshalb kein hoher Kühlerdurchfluss (bzw. Schmierung) gefordert ist. Der Kühlerdurchfluss kann dabei nicht (über das Aufteilungsverhältnis hinaus) reduziert werden, ohne die Kühlung des integrierten Anfahrelements ebenfalls zu reduzieren. Der Sekundärbedarf hat Auswirkungen auf die Größe der Ölpumpe (ccm/U), da in den Anfahrsituationen genug Sekundäröl zur Verfügung stehen muss, um die gewünschte Kühlung des integrierten Anfahrelements bereit zu stellen.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung kann daher darin gesehen werden, die Kühlung des integrierten Anfahrelements zu verbessern.
Die Aufgabe wird gelöst durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der Unteransprüche, der folgenden Beschreibung sowie der Figuren.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird vorgeschlagen, die Kühlöl-Versorgung eines integrierten Anfahrelements durch einen zusätzlichen Bund an einem Systemdruckventil für den sekundären Systemdruckkreis eines Hydrauliksystems eines Kraftfahrzeug-Getriebes zu verbessern. Das Systemdruckventil kann als Druckbegrenzungsventil ausgebildet sein. Dieses Systemdruckventil wird im Folgenden als „Kühlungs-Priorisierungsventil“ bezeichnet. Das Kühlungs-Priorisierungsventil leistet einen Beitrag, einer Vergrößerung der Pumpe entgegenzuwirken bzw. die Pumpe zu verkleinern. Somit kann weiterhin der Verbrauch des Hydrauliksystems gesenkt werden. Es muss dabei kein zusätzlicher Druckregler oder ein zusätzliches Ventil vorgesehen werden, um den Kühlerdurchfluss zu regeln.
In diesem Sinne wird gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung ein Kühlungs-Priorisierungsventil für ein Hydrauliksystem eines Kraftfahrzeug-Getriebes bereitgestellt. Das Kühlungs-Priorisierungsventil umfasst ein Ventilgehäuse, einen Ventilschieber, einen Eingang, einen Ausgang und einen weiteren Ausgang.
Ein sekundärer Systemdruckkreis des Hydrauliksystems kann mit dem Eingang verbunden werden. Somit kann dem Kühlungs-Priorisierungsventil unter Druck stehendes Öl aus dem sekundäre Systemdruckkreis zugeführt werden. Der sekundäre Systemdruckkreis kann weiterhin mit einem integrierten Anfahrelement verbunden sein, z.B. über ein Kühlventil und über eine Blende. Dabei kann beispielsweise der sekundäre Systemdruckkreis mit einem eingangsseitigen Anschluss des Kühlventils verbunden sein. Die Blende kann einerseits mit einem ausgangsseitigen Anschluss des Kühlventils und andererseits mit dem integrierten Anfahrelement verbunden sein.
Ein Kühler kann mit dem Ausgang oder mit dem weiteren Ausgang verbunden werden, insbesondere über eine Blende die einerseits mit dem sekundären Systemdruckkreis und andererseits mit dem Kühler verbunden ist. Eine Saugaufladung, die mit einer Saugseite einer Pumpe oder mit einem Pumpensystem des Hydrauliksystems verbunden ist, kann ebenfalls mit dem Ausgang oder mit dem weiteren Ausgang verbunden werden. Somit kann entweder der Kühler mit dem Ausgang und die Saugaufladung mit dem weiteren Ausgang verbunden sein, oder aber die Saugaufladung ist mit dem Ausgang und der Kühler ist mit dem weiteren Ausgang verbunden. Die Anbindung der Ausgänge „zum Kühler“ und „zur Saugaufladung“ können also getauscht werden, was die Einbausituation vereinfacht und durch eine Änderung der Steuerzeiten am Ventilschieber einfach umgesetzt werden kann. Die Saugaufladung ist dabei insbesondere mit einer Saugseite einer Pumpe des Hydrauliksystems verbunden. Die Saugaufladung kann dabei eine Leitung umfassen, die zu einem Eingang der Pumpe oder des Pumpensystems führt. Über diesen Eingang kann der Pumpe oder dem Pumpensystem zusätzlich (zu einer Versorgung über einen Öltank) Öl zugeführt werden.
Das Kühlungs-Priorisierungsventil ist dazu eingerichtet ist, den Ventilschieber innerhalb des Ventilgehäuses in eine Ausgangsstellung, in eine erste Regelstellung und in eine zweite Regelstellung zu verstellen.
In der Ausgangsstellung ist der Eingang weder mit dem Ausgang noch mit dem weiteren Ausgang verbunden. Unter dem Merkmal „verbunden“ ist insbesondere zu verstehen, dass die jeweils miteinander verbundenen Elemente hydraulisch leitend miteinander verbunden sind, d.h. dass eine Hydraulik-Flüssigkeit, insbesondere Öl, von dem einen Element zu dem anderen Element fließen kann und ggfs. umgekehrt. Unter dem Merkmal „getrennt“ bzw. „nicht miteinander verbunden“ kann insbesondere verstanden werden, dass die jeweils voneinander getrennten Elemente nicht hydraulisch leitend miteinander verbunden sind, d.h. dass keine Hydraulik-Flüssigkeit, insbesondere Öl, von dem einen Element zu dem anderen Element fließen kann und ggfs. umgekehrt.
Wenn sich der Ventilschieber in der Ausgangsstellung befindet, kann zwar unter Druck stehendes Öl über den Eingang in das Kühlungs-Priorisierungsventil gelangen, insbesondere in eine Ventiltasche des Kühlungs-Priorisierungsventils. Allerdings kann das Öl das Kühlungs-Priorisierungsventil nicht über den Ausgang und den weiteren Ausgang verlassen, um dem Kühler und/oder der Saugaufladung zugeführt zu werden. Somit kann der gesamte Öl-Volumenstrom des sekundären Systemdruckkreises (oder zumindest ein Großteil davon) zur Kühlung des integrierten Anfahrelements genutzt werden. Dazu kann ein Abschnitt des sekundären Systemdruckkreises an dem Kühlungs-Priorisierungsventil vorbei zu einem Kühlventil geleitet werden, das mit dem integrierten Anfahrelement zu dessen Kühlung verbunden ist.
In der ersten Regelstellung hingegen ist der Eingang mit dem Ausgang verbunden. Dadurch kann nunmehr unter Druck stehendes Öl aus dem sekundären Systemdruckkreis das Kühlungs-Priorisierungsventil über den Ausgang verlassen, um dem Kühler oder der Saugaufladung zugeführt zu werden, je nachdem welches der beiden Elemente an den Ausgang angeschlossen ist.
In der zweiten Regelstellung ist der Eingang sowohl mit dem Ausgang als auch mit dem weiteren Ausgang verbunden. Dadurch kann nunmehr unter Druck stehendes Öl aus dem sekundären Systemdruckkreis das Kühlungs-Priorisierungsventil über den Ausgang und den weiteren Ausgang verlassen, um sowohl dem Kühler als auch der Saugaufladung zugeführt zu werden.
In einer ersten Ausführungsform umfasst das Ventilgehäuse drei Ventilbünde, die jeweils eine Ventiltasche bilden. Dabei sind der Eingang, der Ausgang und der weitere Ausgang an jeweils einem der Ventilbünde angeordnet und mit jeweils einer der Ventiltaschen verbunden.
Die Ventilbünde können innen hohl ausgestaltet sein und dabei jeweils eine Ventiltasche bilden. Bei den in der vorliegenden Anmeldung beschriebenen Ventiltaschen kann es sich um Kavitäten innerhalb des Ventilgehäuses handeln. Die Kavitäten können im Bereich der axialen Bohrung des Ventilgehäuses durch den Ventilschieber ausgefüllt werden. Die Ventiltaschen können sich in einer radialen Richtung des Ventils weiter nach außen erstrecken als eine in einer Längsrichtung des Ventils verlaufende axiale Bohrung des Ventilgehäuses. Die axiale Bohrung dient dabei insbesondere der Führung des Ventilschiebers mit seiner Kolbenstange und mit seinen Kolben innerhalb des Ventilgehäuses. Die Ventiltaschen können dabei einen insbesondere Torus-förmigen Druckraum bilden, der in radialer Richtung des Kühlventils über die axiale Ventilbohrung übersteht. Dieser Druckraum kann mit Öl gefüllt werden und zwar auch insbesondere dann, wenn ein Kolben des Ventilschiebers den Druckraum zur radial weiter innen liegenden axialen Bohrung des Ventilkörpers verschließt. Die axiale Ventilbohrung kann dabei dem betreffenden Durchmesser des Ventilschiebers (bzw. dessen Kolben) entsprechen oder einen geringfügig größeren Durchmesser als der Ventilschieber (bzw. dessen Kolben) aufweisen, so dass der Ventilschieber möglichst reibungs- und verschleißfrei innerhalb der axialen Ventilbohrung in der axialen Richtung des Ventils hin und her verschoben werden kann. Die Ventiltaschen können weiterhin jeweils mit einem oder mehreren Anschlüssen des Ventils verbunden sein. Eine oder mehrere Ventiltaschen können mittels des Kolbenschiebers (insbesondere mittels dessen Kolben) voneinander getrennt oder miteinander verbunden werden.
Die erste Ausführungsform ermöglicht durch seine drei Ventilbünde mit den Ventiltaschen und Anschlüssen, die Versorgung des integrierten Anfahrelements zu verbessern. Im Vergleich zu aus dem Stand der Technik bekannten Systemdruckventilen für den sekundären Systemdruckkreis weist das Kühlungs-Priorisierungsventil gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung insbesondere einen zusätzlichen Ventilbund auf, durch den eine Priorisierung der Kühlung des integrierten Anfahrelements geschaffen werden kann. Die drei Ventilbünde mit den Ventiltaschen und Anschlüssen bewirken, dass zuerst die gesamte Sekundärmenge zur Kühlung des integrierten Anfahrelements geleitet wird. Erst wenn eine Soll-Kühlölmenge des integrierten Anfahrelements erreicht wird, baut sich genug Druck im Sekundärkreis auf, um den Ventilschieber in die erste Regelstellung zu verschieben und eine Steuerkante eines Kolbens des Ventilschiebers insbesondere zum Kühler zu öffnen. Wird nach dem Anfahrvorgang die Kühlung des integrierten Anfahrelements reduziert, kann immer mehr Öl zum Kühler fließen. Sobald der Kühler gesättigt ist, kann der Ventilschieber in die zweite Regelstellung verfahren und eine Steuerkante eines weiteren Kolbens des Ventilschiebers kann den Eingang mit dem insbesondere zur Saugaufladung führenden weiteren Ausgang öffnen, um eine Übermenge Öl in Richtung der Saugaufladung zu fördern. Der zusätzliche Bund am Kühlungs-Priorisierungsventil stellt baulich nur einen geringfügig höheren Aufwand dar und nimmt auch kaum Bauraum in Anspruch. Weiterhin kann der zusätzliche Ventilbund kostengünstig umgesetzt werden. Auch die Effizienz des Hydrauliksystems kann gesteigert werden. Sollen beispielsweise 15 Liter Öl pro Minute zur Kühlung des integrierten Anfahrelements bereitgestellt werden, so muss kein zusätzlicher Öl-Volumenstrom für den Kühler und die Saugaufladung bereitgestellt werden, wie dies im Stand der Technik notwendig ist.
In einer weiteren Ausführungsform umfasst eine Kolbenstange des Ventilschiebers - einen Kolben und einen zu dem Kolben benachbart sowie mit axialem Abstand angeordneten weiteren Kolben. In der Ausgangsstellung ist eine mit dem Eingang verbundene Ventiltasche durch den Kolben und den weiteren Kolben sowohl von einer mit dem Ausgang verbundenen Ventiltasche als auch von einer mit dem weiteren Ausgang verbundenen Ventiltasche getrennt. In der ersten Regelstellung ist die mit dem Eingang verbundene Ventiltasche mit der mit dem Ausgang verbundenen Ventiltasche verbunden und durch den weiteren Kolben von der mit dem weiteren Ausgangverbundenen Ventiltasche getrennt. In der zweiten Regelstellung ist die mit dem Eingang verbundene Ventiltasche sowohl mit der mit dem Ausgang verbundenen Ventiltasche als auch mit der mit dem weiteren Ausgang verbundenen Ventiltasche verbunden.
Weiterhin kann der Ventilschieber durch ein Rückstellelement in der Ausgangsstellung vorgespannt sein. Das Rückstellelement kann eine Vorspannkraft erzeugen. Durch die Rückstellkraft tendiert der Ventilschieber dazu, in seiner Ausgangsstellung zu verbleiben. Insbesondere kann durch die Vorspannkraft der Ventilschieber in seiner Ausgangsstellung verbleiben, solange ein Vorsteuerdruck unterhalb der Vorspannkraft liegt. Beispielsweise kann das Rückstellelement auf einen topfförmigen Kolben wirken. Der topfförmige Kolben kann einen Innenraum und eine innere Fläche, z.B. eine kreisförmige Fläche bilden. Die innere Fläche kann senkrecht zu einer möglichen Verstellrichtung des Ventilschiebers verlaufen. Das Rückstellelement kann beispielsweise eine Feder umfassen. Die Feder kann z.B. innerhalb des Innenraums des topfförmigen Kolbens angeordnet sein und eine Rückstellkraft in Form einer Federkraft erzeugen, die axial in Richtung der Ausgänge auf die innere Fläche wirkt.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird ein Hydrauliksystem für ein Kraftfahrzeuggetriebe bereitgestellt. Das Hydrauliksystem umfasst ein vorstehend beschriebenes Kühlungs-Priorisierungsventil gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung, einen sekundären Systemdruckkreis, einen Kühler und eine Saugaufladung, die mit einer Saugseite einer Pumpe des Hydrauliksystems verbunden ist. Dabei ist der sekundäre Systemdruckkreis mit dem Eingang verbunden. Weiterhin kann gemäß einer ersten Alternative der Kühler mit dem Ausgang und die Saugaufladung mit dem weiteren Ausgang des Kühlungs-Priorisierungsventils verbunden sein. Gemäß einer zweiten Alternative kann die Saugaufladung mit dem Ausgang und der Kühler mit dem weiteren Ausgang verbunden sein. Weiterhin ist ein integriertes Anfahrelement unter Umgehung des Kühlungs-Priorisierungsventils mit dem sekundären Systemdruckkreis verbunden. Unter dem Merkmal „unter Umgehung“ ist dabei zu verstehen, dass ein Leitungs-Abschnitt des sekundären Systemdruckkreises des Hydrauliksystems zu dem integrierten Anfahrelement führt, ohne dass das Kühlungs-Priorisierungsventil hydraulisch zwischengeschaltet ist.
Die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen stellen einen Ölvolumenstrom insbesondere zum Kühler erst dann zur Verfügung, wenn die Kühlung des integrierten Anfahrelements voll gesättigt wurde. Dadurch ist die Schmierung (welche sich insbesondere nach dem Kühler abzweigt) ebenfalls abgehängt. Um eine Minimal-Schmierung bereit zu stellen, umfasst das Hydrauliksystem in einer Ausführungsform eine Bypass-Blende, über welche der sekundäre Systemdruckkreis mit dem Kühler und auch mit einer insbesondere stromabwärts des Kühlers angeordneten Schmierung verbunden ist. Die Bypass-Blende ermöglicht dadurch, eine Ölmenge zum Kühler und zur Schmierung zu leiten und somit ein Trockenlaufen des Getriebes zu verhindern.
In diesem Zusammenhang kann in einer Ausgestaltung der Kühler mit dem Ausgang und die Saugaufladung mit dem weiteren Ausgang verbunden sein, wobei die Bypass-Blende einerseits mit einem zusätzlichen Ausgang verbunden ist, der mit derjenigen Ventiltasche verbunden ist, die mit dem Eingang verbunden ist. Andererseits ist die Bypass-Blende mit einem zu dem Kühler führenden Leitungsabschnitt verbunden, wobei vor dem Kühler noch eine Blende angeordnet sein kann.
In einer alternativen Ausgestaltung ist die Saugaufladung mit dem Ausgang verbunden und der Kühler ist mit dem weiteren Ausgang verbunden, wobei die Bypass-Blende einerseits mit dem sekundären Systemdruckkreis verbunden ist, und wobei die Bypass-Blende andererseits mit einem zu dem Kühler führenden Leitungsabschnitt verbunden ist, wobei vor dem Kühler noch eine Blende angeordnet sein kann.
Was die Verstellkräfte bzw. Verschiebekräfte des Ventilschiebers relativ zu dem Ventilgehäuse angeht, so kann der Ventilschieber innerhalb des Ventilkörpers durch eine Vorspannkraft des Rückstellelements und durch eine hydraulische Vorsteuerkraft in Richtung der Ausgangsstellung verschoben werden. Die hydraulische Vorsteuerkraft kann dabei durch einen innerhalb eines ersten Systemdruckkreises des Hydrauliksystems vorherrschenden Druck hervorgerufen werden, der auf eine gleiche Fläche wirken kann wie das Rückstellelement. In der entgegengesetzten Richtung kann der Ventilschieber innerhalb des Ventilkörpers in Richtung der ersten und zweiten Regelstellung durch eine hydraulische Druckkraft verschoben werden, die durch einen innerhalb des zweiten Systemdruckkreises vorherrschenden Druck hervorgerufen wird.
Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung wird ein Kraftfahrzeug-Getriebe bereitgestellt, insbesondere ein Kraftfahrzeug-Automatikgetriebe. Das Kraftfahrzeug-Getriebe umfasst ein Hydrauliksystem gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung.
Gemäß einem vierten Aspekt der Erfindung wird ein Kraftfahrzeug bereitgestellt, das ein Kraftfahrzeug-Getriebe gemäß dem dritten Aspekt der Erfindung umfasst.
Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der schematischen Zeichnung näher erläutert, wobei gleiche oder ähnliche Elemente mit dem gleichen Bezugszeichen versehen sind. Hierbei zeigt

1 ein Fahrzeug mit einem Motor und einem Automatikgetriebe mit einem Hydrauliksystem,
2 einen hydraulischen Schaltplan eines Teils eines Hydrauliksystems mit einem bekannten sekundären Systemdruckventil für den Einsatz in dem Automatikgetriebe nach 1,
3 ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kühlungs-Priorisierungsventils für das Hydrauliksystem nach 2, wobei das Kühlungs-Priorisierungsventil nach 3 das sekundäre Systemdruckventil nach 2 ersetzen kann,
4 ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kühlungs-Priorisierungsventils für das Hydrauliksystem nach 2, wobei das Kühlungs-Priorisierungsventil nach 4 das sekundäre Systemdruckventil nach 2 ersetzen kann,
5 ein drittes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kühlungs-Priorisierungsventils für das Hydrauliksystem nach 2, wobei das Kühlungs-Priorisierungsventil nach 5 das sekundäre Systemdruckventil nach 2 ersetzen kann, und
6 ein viertes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kühlungs-Priorisierungsventils für das Hydrauliksystem nach 2, wobei das Kühlungs-Priorisierungsventil nach 6 das sekundäre Systemdruckventil nach 2 ersetzen kann,

1 zeigt ein Kraftfahrzeug 1, in dem gezeigten Beispiel handelt es sich um einen Personenkraftfahrwagen (Pkw). Das Kraftfahrzeug 1 umfasst einen Verbrennungskraftmotor 2, welcher das Kraftfahrzeug 1 über ein Kraftfahrzeug-Getriebe in Form eines Automatikgetriebes 3 antreibt. Das Automatikgetriebe umfasst ein Hydrauliksystem 4.
2 zeigt einen Teil eines Schaltplans eines Hydrauliksystems 4 für das Automatikgetriebe nach 1. Das Hydrauliksystem 4 umfasst ein bekanntes sekundäres Systemdruckventil 5' das durch ein erfindungsgemäßes Kühlungs-Priorisierungsventil 5 ersetzt werden kann, welches z.B. in 3, 4, 5 oder 6 vergrößert dargestellt ist. Im Folgenden wird zunächst der Aufbau des Kühlungs-Priorisierungsventils 5 näher beschrieben. Anschließend wird auf die weiteren Elemente des Hydrauliksystems 4 eingegangen. Darauf aufbauend wird die Funktionsweise des Kühlungs-Priorisierungs-Ventils 5 und dessen Peripherie im Zusammenhang mit dem Hydrauliksystem 4 beschrieben.
3 zeigt das Kühlungs-Priorisierungsventil 5, welches ein Ventilgehäuse 6 und einen Ventilschieber 7 umfasst. Der Ventilschieber 7 kann innerhalb des Ventilgehäuses 6 entlang einer Längsachse L des Kühlungs-Priorisierungsventils 6 in einander entgegengesetzten axialen Richtungen x1 (erste Richtung) und x2 (zweite Richtung) hin und her verstellt werden. Der Ventilschieber 7 ist mittels eines Rückstellelements in Form eines Federelements 8 in einer durch 3 gezeigten Ausgangsstellung vorgespannt. Das Federelement 8 ist im Bereich einer zweiten Stirnseite S2 des Kühlungs-Priorisierungsventils 5 angeordnet.
im Bereich einer ersten Stirnseite S1, welche sich auf einer entgegengesetzten Seite des Kühlungs-Priorisierungsventils 5 befindet, weist das Kühlungs-Priorisierungsventil 5 einen ersten Ventilbund 9 auf. Der erste Ventilbund 9 kann von dem Ventilgehäuse 6 gebildet werden. Der erste Ventilbund 9 ist innen hohl ausgestaltet und bildet eine erste Ventiltasche 10, welche sich in einer radialen Richtung r des Kühlungs-Priorisierungsventils 5 weiter nach außen erstreckt als eine in Längsrichtung L des Kühlungs-Priorisierungsventils 5 verlaufende axiale Bohrung 11 des Ventilgehäuses 6. Das Ventilgehäuse 6 weist weiterhin im Bereich der ersten Ventiltasche 10 einen ersten Anschluss 12 auf, welcher mit der ersten Ventiltasche 10 verbunden werden kann. Der erste Anschluss 12 kann insbesondere als Eingang für Öl dienen, sodass Öl die erste Ventiltasche 10 ausfüllen kann.
Benachbart zu dem ersten Ventilbund 9 und mit axialem Abstand in der zweiten Richtung x2 zu dem ersten Ventilbund 9 angeordnet weist das Kühlungs-Priorisierungsventil 5 einen zweiten Ventilbund 13 auf. Der zweite Ventilbund 13 kann von dem Ventilgehäuse 6 gebildet werden. Der zweite Ventilbund 13 ist innen hohl ausgestaltet und bildet eine zweite Ventiltasche 14, welche sich in der radialen Richtung r des Kühlungs-Priorisierungsventils 5 weiter nach außen erstreckt als die in Längsrichtung L des Kühlungs-Priorisierungsventils 5 verlaufende axiale Bohrung 11 des Ventilgehäuses 6. Das Ventilgehäuse 6 weist weiterhin im Bereich der zweiten Ventiltasche 14 einen zweiten Anschluss 15 auf, welcher mit der zweiten Ventiltasche 14 verbunden werden kann. Der zweite Anschluss 15 kann insbesondere als Ausgang für Öl dienen, sodass Öl aus der zweiten Ventiltasche 14 abgeführt werden kann.
Benachbart zu dem zweiten Ventilbund 13 und mit axialem Abstand in der zweiten Richtung x2 zu dem zweiten Ventilbund 13 angeordnet weist das Kühlungs-Priorisierungsventil 5 einen dritten Ventilbund 16 auf. Der dritte Ventilbund 16 kann von dem Ventilgehäuse 6 gebildet werden. Der dritte Ventilbund 16 ist innen hohl ausgestaltet und bildet eine dritte Ventiltasche 17, welche sich in der radialen Richtung r des Kühlungs-Priorisierungsventils 5 weiter nach außen erstreckt als die in Längsrichtung L des Kühlungs-Priorisierungsventils 5 verlaufende axiale Bohrung 11 des Ventilgehäuses 6. Das Ventilgehäuse 6 weist weiterhin im Bereich der dritten Ventiltasche 17 einen dritten Anschluss 18 auf, welcher mit der dritten Ventiltasche 17 verbunden werden kann. Der dritte Anschluss 18 kann insbesondere als Eingang für Öl dienen, sodass Öl die dritte Ventiltasche 17 ausfüllen kann.
Benachbart zu dem dritten Ventilbund 16 und mit axialem Abstand in der zweiten Richtung x2 zu dem dritten Ventilbund 16 angeordnet weist das Kühlungs-Priorisierungsventil 5 einen vierten Ventilbund 19 auf. Der vierte Ventilbund 19 kann von dem Ventilgehäuse 6 gebildet werden. Der vierte Ventilbund 19 ist innen hohl ausgestaltet und bildet eine vierte Ventiltasche 20, welche sich in der radialen Richtung r des Kühlungs-Priorisierungsventils 5 weiter nach außen erstreckt als die in Längsrichtung L des Kühlungs-Priorisierungsventils 5 verlaufende axiale Bohrung 11 des Ventilgehäuses 6. Das Ventilgehäuse 6 weist weiterhin im Bereich der vierten Ventiltasche 20 einen vierten Anschluss 21 auf, welcher mit der vierten Ventiltasche 20 verbunden werden kann. Der vierte Anschluss 21 kann insbesondere als Ausgang für Öl dienen, sodass Öl aus der vierten Ventiltasche 20 abgeführt werden kann.
Benachbart zu dem vierten Ventilbund 19 und mit axialem Abstand in der zweiten Richtung x2 zu dem vierten Ventilbund 19 angeordnet weist das Kühlungs-Priorisierungsventil 5 einen fünften Ventilbund 22 auf. Der fünfte Ventilbund 22 kann von dem Ventilgehäuse 6 gebildet werden. Der fünfte Ventilbund 22 ist innen hohl ausgestaltet und bildet eine fünfte Ventiltasche 23, welche sich in der radialen Richtung r des Kühlungs-Priorisierungsventils 5 weiter nach außen erstreckt als die in Längsrichtung L des Kühlungs-Priorisierungsventils 5 verlaufende axiale Bohrung 11 des Ventilgehäuses 6. Das Ventilgehäuse 6 weist weiterhin im Bereich der fünften Ventiltasche 23 einen fünften Anschluss 24 auf, welcher mit der fünften Ventiltasche 23 verbunden werden kann. Der fünfte Anschluss 24 kann insbesondere als Ausgang für Öl dienen, sodass Öl aus der fünften Ventiltasche 23 abgeführt werden kann.
Benachbart zu dem fünften Ventilbund 22 und mit axialem Abstand in der zweiten Richtung x2 zu dem fünften Ventilbund 22 angeordnet weist das Kühlungs-Priorisierungsventil 5 einen sechsten Ventilbund 25 auf. Der sechste Ventilbund 25 kann von dem Ventilgehäuse 6 gebildet werden. Der sechste Ventilbund 25 ist innen hohl ausgestaltet und bildet eine sechste Ventiltasche 26, welche sich in der radialen Richtung r des Kühlungs-Priorisierungsventils 5 weiter nach außen erstreckt als die in Längsrichtung L des Kühlungs-Priorisierungsventils 5 verlaufende axiale Bohrung 11 des Ventilgehäuses 6. Das Ventilgehäuse 6 weist weiterhin im Bereich der sechsten Ventiltasche 26 einen sechsten Anschluss 27 auf, welcher mit der sechsten Ventiltasche 26 verbunden werden kann. Der sechste Anschluss 27 kann insbesondere als Eingang für Öl dienen, sodass Öl die sechste Ventiltasche 26 ausfüllen kann.
Der Ventilschieber 7 weist eine Kolbenstange 28 auf. An der Kolbenstange 28 sind mehrere Kolben 29, 30, 31 und 32 angeordnet. Die einzelnen Kolben 29, 30, 31 und 32 sind dabei insbesondere fest mit der Kolbenstange 28 verbunden. Die Kolben 29, 30, 31 und 32 erstrecken sich in der radialen Richtung r des Ventilschiebers 7 weiter nach außen als die Kolbenstange 28. Die Durchmesser der Kolben 29, 30, 31 und 32 sind derart gewählt, dass sie innerhalb der axialen Bohrung 11 des Ventilgehäuses 6 in der Längsrichtung L hin und her bewegt werden können, und zwar insbesondere (in hohem Maße) abdichtend und reibungsfrei. Die Ventiltaschen 10, 14, 17, 20, 23 und 26 wiederum erstrecken sich in der radialen Richtung r des Ventilschiebers 7 weiter nach außen als die Kolben 29, 30, 31 und 32.
Ein erster Kolben 29 ist dabei im Bereich der ersten Stirnseite S1 angeordnet. Weiterhin ist ein zweiter Kolben 30 benachbart zu dem ersten Kolben 29 und mit axialem Abstand in der zweiten Richtung x2 zu dem ersten Kolben 29 angeordnet. Ein dritter Kolben 31 ist ferner benachbart zu dem zweiten Kolben 30 und mit axialem Abstand in der zweiten Richtung x2 zu dem zweiten Kolben 30 angeordnet. Im Bereich der zweiten Stirnseite S2 ist schließlich ein vierter Kolben 32 benachbart zu dem dritten Kolben 31 angeordnet. Der dritte Kolben 31 und der vierte Kolben 32 können einteilig oder zweiteilig ausgeführt sein.
Der erste Kolben 29 dichtet unabhängig von der Stellung des Ventilschiebers 7 relativ zu dem Ventilkörper 6 (d.h. in der Ausgangsstellung, in der ersten Regelstellung und in der zweiten Regelstellung wie im Folgenden beschrieben) die erste Ventiltasche 10 gegenüber der zweiten Ventiltasche 14 ab, sodass keine Verbindung zwischen der ersten Ventiltasche 10 und der zweiten Ventiltasche 14 besteht. Dadurch ist auch der erste Anschluss 12 nicht mit dem zweiten Anschluss 15 verbunden.
Der vierte Kolben 32 dichtet auf ähnliche Weise unabhängig von der Schaltstellung des Ventilschiebers 7 relativ zu dem Ventilkörper 6 (d.h. in der Ausgangsstellung, in der ersten Regelstellung und in der zweiten Regelstellung wie im Folgenden beschrieben) die sechste Ventiltasche 26 von der fünften Ventiltasche 23 ab, sodass keine Verbindung zwischen der sechsten Ventiltasche 26 und der fünften Ventiltasche 23 besteht. Dadurch ist auch der sechste Anschluss 27 nicht mit dem fünften Anschluss 24 verbunden.
Der vierte Kolben 32 ist topfförmig ausgestaltet und bildet einen Innenraum 33 sowie eine innere hydraulisch wirksame Fläche 34, die sich in radialer Richtung r erstreckt (und damit quer zur Längsrichtung L). Das Federelement 8 erzeugt eine Vorspannkraft, die in der ersten Richtung x1 auf die innere hydraulisch wirksame Fläche 34 des vierten Kolbens 32 wirkt. Die sechste Ventiltasche 26 ist mit dem Innenraum 33 des vierten Kolbens 32 verbunden.
In der durch 3 dargestellten Ausgangsstellung des Ventilschiebers 7 befindet sich der Ventilschieber 7 durch das Federelement 8 vorgespannt in einer ersten Endposition, in welcher sich der erste Kolben 29 innerhalb der ersten Ventiltasche 10 befindet. In der Ausgangsstellung dichtet der zweite Kolben 30 die dritte Ventiltasche 17 gegenüber der zweiten Ventiltasche 14 ab, sodass die dritte Ventiltasche 17 nicht mit der zweiten Ventiltasche 14 verbunden ist. Dadurch ist auch der dritte Anschluss 18 (Eingang) nicht mit dem zweiten Anschluss 15 (Ausgang) verbunden.
Weiterhin überdeckt in der durch 3 dargestellten Ausgangsstellung des Ventilschiebers 7 der dritte Kolben 31 die vierte Ventiltasche 20. Dabei dichtet der dritte Kolben 31 die vierte Ventiltasche 20 ab, sodass die vierte Ventiltasche 20 weder mit der dritten Ventiltasche 17 noch mit der fünften Ventiltasche 23 verbunden ist. Dadurch ist auch der vierte Anschluss 21 (weiterer Ausgang) weder mit dem dritten Anschluss 18 (Eingang) noch mit dem fünften Anschluss 24 verbunden.
Der Ventilschieber 7 kann in die zweite Richtung x2 bewegt werden, sodass sich der Ventilschieber 7 aus der Ausgangsstellung gemäß 3 heraus bewegt und eine erste Regelstellung einnimmt. In der ersten Regelstellung gibt der zweite Kolben 30 eine Verbindung zwischen der zweiten Ventiltasche 14 und der dritten Ventiltasche 17 über eine Steuerkante 35 des zweiten Kolbens 30 frei. Dadurch wird der dritte Anschluss 18 (Eingang) mit dem zweiten Anschluss 15 (Ausgang) verbunden.
Die Geometrie des Ventilschiebers 7 ist derart gestaltet, dass der dritte Kolben 31 auch in der ersten Regelstellung des Ventilschiebers 7 noch die vierte Ventiltasche 20 überdeckt. Dabei dichtet der dritte Kolben 31 weiterhin die vierte Ventiltasche 20 ab, sodass die vierte Ventiltasche 20 weder mit der dritten Ventiltasche 17 noch mit der fünften Ventiltasche 23 verbunden ist. Dadurch ist auch der vierte Anschluss 21 (weiterer Ausgang) weiterhin weder mit dem dritten Anschluss 18 (Eingang) noch mit dem fünften Anschluss 24 verbunden.
Der Ventilschieber 7 kann weiter in die zweite Richtung x2 bewegt werden, sodass sich der Ventilschieber 7 aus der ersten Regelstellung heraus bewegt und eine zweite Regelstellung einnimmt. In der zweiten Regelstellung überdeckt der dritte Kolben 31 nicht länger vollständig die vierte Ventiltasche 20. Dadurch gibt der dritte Kolben 31 die vierte Ventiltasche 20 über eine Steuerkante 36 des dritten Kolbens 31 frei, sodass die vierte Ventiltasche 20 mit der dritten Ventiltasche 17 verbunden ist. Dadurch ist nunmehr auch der dritte Anschluss 18 (Eingang) mit dem vierten Anschluss 21 (weiterer Ausgang) verbunden.
Auch in der zweiten Regelstellung gibt der zweite Kolben 30 die Verbindung zwischen der zweiten Ventiltasche 14 und der dritten Ventiltasche 17 über die Steuerkante 35 des zweiten Kolben 30 frei und der dritte Anschluss 18 (Eingang) bleibt mit dem zweiten Anschluss 15 (Ausgang) verbunden.
Der Ventilschieber 7 kann innerhalb des Ventilkörpers 6 durch die Federkraft des Federelements 8 und durch eine hydraulische Vorsteuerkraft in die erste axiale Richtung x1 verschoben werden. Die hydraulische Vorsteuerkraft durch einen innerhalb eines primären Systemdruckkreises 43 des Hydrauliksystems 4 vorherrschenden Drucks hervorgerufen werden. In entgegengesetzter Richtung kann der Ventilschieber 7 innerhalb des Ventilkörpers 6 in die zweite axiale Richtung x2 durch eine hydraulische Druckkraft verschoben werden, die durch einen innerhalb eines sekundären Systemdruckkreises 39 vorherrschenden Druck hervorgerufen wird. Die Federkraft, die Vorsteuerkraft und die Druckkraft werden im Folgenden näher erläutert.
Auf der ersten Stirnseite S1 bildet der Ventilschieber 7 eine hydraulisch wirksame Stirnfläche 37, z.B. eine Kreisfläche oder eine Ringfläche. In der Ausgangsstellung des Ventilschiebers 7 gemäß 3 befindet sich die hydraulisch wirksame Stirnfläche 37 innerhalb der ersten Ventiltasche 10. Die erste Ventiltasche 10 ist über den ersten Anschluss 12 und über eine erste Blende 38 mit dem sekundären Systemdruckkreis 39 des Hydrauliksystems 4 verbunden.
Unter Druck stehendes Öl aus dem sekundären Systemdruckkreis 39 kann der ersten Ventiltasche 10 über die erste Blende 38 und über den ersten Anschluss 12 zugeführt werden. Das Öl kann die erste Ventiltasche 10 ausfüllen und innerhalb der ersten Ventiltasche 10 einen ersten Druck aufbauen. Eine diesem ersten Druck entsprechende erste Druckkraft kann innerhalb der ersten Ventiltasche 10 in der zweiten Richtung x2 (somit entgegen der Federkraft des Federelement 8 und entgegen der Vorsteuerkraft) auf die hydraulisch wirksame Stirnfläche 37 des ersten Kolbens 29 wirken.
Unter Druck stehendes Öl aus dem sekundären Systemdruckkreis 39 kann weiterhin der dritten Ventiltasche 17 und der axialen Bohrung 11 in einem Bereich zwischen der dritten Ventiltasche 17 und der vierten Ventiltasche 20 über den dritten Anschluss 18 zugeführt werden. Das Öl kann die dritte Ventiltasche 17 und die axiale Bohrung 11 zwischen dem zweiten Kolben 30 und dem dritten Kolben 31 ausfüllen und innerhalb dieser beiden Hohlräume einen zweiten Druck aufbauen. Eine diesem zweiten Druck entsprechende zweite Druckkraft kann in der ersten axialen Richtung x1 auf eine Stirnfläche 40 des zweiten Kolbens 30 und in der zweiten axialen Richtung x2 auf eine Stirnfläche 41 des dritten Kolbens 31 wirken. Da in dem durch 3 gezeigten Beispiel die Stirnfläche 40 des zweiten Kolbens 30 den gleichen Flächenwert aufweist wie die Stirnfläche 41 des dritten Kolbens 31, bewirkt die zweite Druckkraft keine Verstellung des Ventilschiebers 7. Das Öl innerhalb der dritten Ventiltasche 17 dient dazu, der zweiten Ventiltasche 14 (in der ersten und in der zweiten Regelstellung des Ventilschiebers 7) und der dritten Ventiltasche 20 (in der zweiten Regelstellung des Ventilschiebers 7) zugeführt zu werden.
Die sechste Ventiltasche 26 ist über den sechsten Anschluss 27 und über eine zweite Blende 42 mit dem primären Systemdruckkreis 43 des Hydrauliksystems 4 verbunden. Über den sechsten Anschluss 27 kann Öl der sechsten Ventiltasche 26 und dem Innenraum 33 zugeführt werden. Das Öl kann die sechste Ventiltasche 26 und den Innenraum 33 ausfüllen und einen Vorsteuerdruck innerhalb des Innenraums 33 aufbauen. Der Vorsteuerdruck wirkt auf die innere hydraulisch wirksame Fläche 34 des vierten Kolbens 32. Eine dem Vorsteuerdruck entsprechende Vorsteuerdruck wirkt in der ersten Richtung x1 auf die innere hydraulisch wirksame Fläche 34 des vierten Kolbens 32 und verstärkt die durch das Federelement 8 erzeugte Federkraft.
Das Hydrauliksystem 4 nach 2 umfasst zur Regelung verschiedener Drücke innerhalb des Automatikgetriebes 3 den bereits vorstehend erwähnten primären Systemdruckkreis 43, den sekundären Systemdruckkreis 39 sowie einen Rückführabschnitt 44. Die genannten drei Kreise 39, 43 und 44 können nach Priorität gesättigt werden.
Das Hydrauliksystem 4 kann von einer Primärpumpe in Form einer Hydraulikpumpe 45 (vgl. 4) mit Hydraulikflüssigkeit versorgt werden, insbesondere mit Öl. Die Hydraulikpumpe 45 kann eine Ölmenge fördern, welche proportional zur Drehzahl der Hydraulikpumpe 45 ansteigt. Die Hydraulikpumpe 45 kann insbesondere durch den Verbrennungskraftmotor 2 (vgl. 1) angetrieben werden. Um ein Aufnahmemoment der Hydraulikpumpe 45 zu reduzieren, kann -wie durch 2 gezeigt - eine sogenannte „2-Kreis-Pumpe“ eingesetzt werden, bei welcher der Druck in einer Flut einer doppelhubigen Flügelzellenpumpe abgesenkt wird, sobald der primäre Systemdruckkreis 43 gesättigt ist (selbstregelndes System).
Ein innerhalb des primären Systemdruckkreises 43 vorherrschender primärer Systemdruck kann von einem primären Systemdruckventil 46 eingeregelt werden, welches über die Hydraulikpumpe 45 mit Öl versorgt wird. Der Druck innerhalb des primären Systemdruckkreises 43 kann dabei über einen ersten Druckregler 47 variabel eingestellt werden. Mit einer ersten Priorität versorgt der primäre Systemdruckkreis 43 nicht dargestellte Kupplungen des Automatikgetriebes 3 zum Übertragen des Motordrehmoments mit unter Druck stehendem Öl zur Schaltung der Kupplungen. Ist dieser primäre Systemdruckkreis 43 gesättigt, wird der sekundäre Systemdruckkreis 39 mit Öl versorgt (zweite Priorität). Der sekundäre Systemdruckkreis 39 teilt sich auf in einen Abschnitt 48 zur Kühlung und Schmierung des Getriebes sowie in einen Abschnitt 49 zur Kühlung eines Anfahrelements 50.
Der Druck innerhalb des sekundären Systemdruckkreises 39 kann beispielsweise ein Drittel des Drucks betragen, welcher innerhalb des primären Systemdruckkreises 43 herrscht. Wenn der sekundäre Systemdruckkreis 39 ebenfalls gesättigt ist, wird eine von der Hydraulikpumpe 45 zu viel geförderte Ölmenge in den Rückführabschnitt 44 (welcher auch Saugaufladung genannt werden kann) geleitet, von wo aus es einer Pumpensaugseite 51 zugeführt wird (dritte Priorität). Das sekundäre Systemdruckventil 5' übernimmt dabei die Aufgabe eines Druckbegrenzungsventils, wobei die überschüssige Ölmenge nicht durch das primäre Systemdruckventil 46 zur Saugaufladung 44 geleitet wird, sondern durch das sekundäre Systemdruckventil 5'.
Ein zweiter Druckregler 52, welcher das integrierte Anfahrelement 50 ansteuert, wird durch den primären Systemdruckkreis 43 mit unter Druck stehendem Öl versorgt. Wenn das Kraftfahrzeug 1 anfährt, muss ein großer Wärmeeintrag von dem integrierten Anfahrelement 50 abgeführt werden. Deshalb wird von dem sekundären Systemdruckkreis 39 ein bestimmter Volumenstrom Öl zur Kühlung des integrierten Anfahrelements 50 verwendet. Die Ölmenge kann dabei über ein Kühlventil 53 geregelt werden.
Wie durch 2 gezeigt, teilt sich die Ölmenge des sekundären Systemdruckkreises 39 auf in einen Kühlölstrom, der zum integrierten Anfahrelement 50 fließt, und in einen Kühlölstrom, welcher durch einen Kühler 54 des Automatikgetriebes 3 fließt. Stromabwärts des Kühlers 54 kann weiterhin ein Schmier-Abschnitt 59 des sekundären Systemdruckkreises 39 abzweigen. Der Schmier-Abschnitt 59 leitet Öl des sekundären Systemdruckkreises 39 zu Schmierstellen des Getriebes 3. Bei einer maximalen Ansteuerung des Kühlventils 53 wird das Aufteilungsverhältnis der Kühlölströme bestimmt durch ein Verhältnis einer dritten Blende 55, welche vor dem integrierten Anfahrelement 50 angeordnet ist, und einer vierten Blende 56, welche vor dem Kühler 54 angeordnet ist.
Um dem integrierten Anfahrelement 50 einen bestimmten Kühlölstrom zur Verfügung zu stellen, muss dem Aufteilungsverhältnis entsprechend ebenfalls ein Volumenstrom durch den Kühler 54 fließen. Diese beiden Volumenströme addiert ergeben den Gesamtsekundärbedarf, welcher abhängig vom Druck innerhalb des sekundären Systemdruckkreises 39 ist, welcher wiederrum abhängig vom Druck innerhalb des primären Systemdruckkreises 43 ist. Es ist daher möglich, über das Kühlventil 53 die Ölmenge für das integrierte Anfahrelement 50 zu reduzieren und den Durchfluss an Öl durch den Kühler 54 damit zu erhöhen. Andererseits ist es jedoch mit dem Hydrauliksystem 4 nach 2 nicht möglich, den Ölfluss durch den Kühler 54 (über das Aufteilungsverhältnis hinaus) zu reduzieren und den Durchfluss durch das integrierte Anfahrelement 50 zu erhöhen.
Das integrierte Anfahrelement 50 muss insbesondere bei Anfahrvorgängen stark gekühlt werden. Dabei sind die Abtriebsdrehzahlen im Getriebe 3 sehr gering, weshalb kein hoher Kühlerdurchfluss (bzw. Schmierung) gefordert ist. Wie oben beschrieben kann mit dem Hydrauliksystem 4 der Kühlerdurchfluss aber nicht (über das Aufteilungsverhältnis hinaus) reduziert werden, ohne die Kühlung des integrierten Anfahrelements 50 ebenfalls zu reduzieren. Der Sekundärbedarf hat Auswirkungen auf die Größe der Ölpumpe (ccm/U), da in den Anfahrsituationen genug Sekundäröl zur Verfügung stehen muss um die gewünschte Kühlung des integrierten Anfahrelements 50 bereit zu stellen. Beispielsweise kann ein Aufteilungsverhältnis Blende 55 / Blende 56 = 1,5 betragen. Um 15 l/min für das integrierte Anfahrelement 50 bereit zu stellen, müssen 10 l/min durch den Kühler 54 fließen. Der Sekundärbedarf beträgt somit 25 l/min.
Um die Versorgung des integrierten Anfahrelements 50 mit Kühlöl zu verbessern, kann in dem Hydrauliksystem 4 das sekundäre Systemdruckventil 5' nach 2 durch ein erfindungsgemäßes Kühlungs-Priorisierungsventil 5 ersetzt werden, z.B. gemäß 3, 4, 5 oder 6. Das Kühlungs-Priorisierungsventil 5 weist im Vergleich zu dem sekundären Systemdruckventil 5' einen zusätzlichen Ventilbund auf.
An dem Kühlungs-Priorisierungsventil 5 kann eine Priorisierung der Kühlung des integrierten Anfahrelements 50 geschaffen werden. Wenn sich der Ventilschieber 7 des Kühlungs-Priorisierungsventils 5 in der Ausgangsstellung befindet, wird zuerst die gesamte Ölmenge, die durch den sekundären Systemdruckkreis 39 fließt, in den Abschnitt 49 zur Kühlung des integrierten Anfahrelements 50 geleitet (vgl. z.B. 3).
Erst wenn eine Soll-Ölmenge zur Kühlung des integrierten Anfahrelements 50 erreicht wird, baut sich genug Druck innerhalb des sekundären Systemdruckkreises 39 auf, um den Ventilschieber 7 in seine erste Regelstellung zu verschieben. In der ersten Regelstellung gibt der zweite Kolben 30 des Ventilschiebers 7 eine Verbindung zwischen der zweiten Ventiltasche 14 und der dritten Ventiltasche 17 des Kühlungs-Priorisierungsventils 5 über die Steuerkante 35 des zweiten Kolbens 30 frei. Dadurch wird der dritte Anschluss 18 (Eingang) mit dem zweiten Anschluss 15 (Ausgang) verbunden. Da der dritte Anschluss 18 mit dem sekundären Systemdruckkreis 39 verbunden ist, kann der sekundäre Systemdruckkreis 39 in der ersten Regelstellung des Ventilschiebers 7 den zum Kühler 54 führenden Abschnitt 48 mit Öl versorgen. Wenn die Soll-Ölmenge zur Kühlung des integrierten Anfahrelements 50 beispielsweise 15 l/min beträgt, müssen in dem sekundären Systemdruckkreis nur diese 15 l/min bereitgestellt werden. Ein zusätzlicher Volumenstrombedarf für den Kühler 54 entsteht nicht.
Wird nach dem Anfahrvorgang die Kühlung des integrierten Anfahrelements 50 reduziert, fließt immer mehr Öl zum Kühler 54. Sobald der Abschnitt 48 zum Kühler 54 gesättigt ist, verfährt der Ventilschieber 7 des Kühlungs-Priorisierungsventils 5 in seine zweite Regelstellung. In der zweiten Regelstellung überdeckt der dritte Kolben 31 des Kühlungs-Priorisierungsventils 5 nicht länger vollständig die vierte Ventiltasche 20. Dadurch gibt der dritte Kolben 31 die vierte Ventiltasche 20 über die Steuerkante 36 des dritten Kolbens 31 frei, sodass die vierte Ventiltasche 20 mit der dritten Ventiltasche 17 verbunden ist. Dadurch ist nunmehr auch der dritte Anschluss 18 (Eingang) mit dem vierten Anschluss 21 (weiterer Ausgang) verbunden. Somit kann der sekundäre Systemdruckkreis 39 in der zweiten Regelstellung des Ventilschiebers 7 die Saugaufladung 44 mit Öl versorgen.
4 zeigt ein weiteres Kühlungs-Priorisierungsventil 5, das sich von dem Kühlungs-Priorisierungsventil 5 nach 3 dadurch unterscheidet, dass der zum Kühler 54 führende Abschnitt 48 an dem vierten Anschluss 21 angeschlossen ist (anstatt wie durch 3 gezeigt an dem zweiten Anschluss 15), und dass die Saugaufladung 44 an dem zweiten Anschluss 15 angeschlossen ist (anstatt wie durch 3 gezeigt an dem vierten Anschluss 21). Dies kann durch eine Änderung von Steuerzeiten am Ventilschieber 7 einfach umgesetzt werden. Diese Ausführungsform vereinfacht die Einbausituation des Kühlungs-Priorisierungsventil 5 innerhalb eines hydraulischen Steuergeräts.
5 zeigt ein weiteres Kühlungs-Priorisierungsventil 5, das sich von dem Kühlungs-Priorisierungsventil 5 nach 3 dadurch unterscheidet, dass es zusätzlich eine Bypass-Blende 57 aufweist, die auf einer Seite über einen zusätzlichen Anschluss 58 am dritten Ventilbund 16 des Ventilgehäuses 6 mit der dritten Ventiltasche 17 verbunden ist. Die Ventiltasche 17 wird über den dritten Anschluss 18 mit Öl aus dem sekundären Systemdruckkreis 39 versorgt. Auf einer anderen Seite ist die Bypass-Blende 57 mit dem zum Kühler 54 und zur Schmierung 59 des Getriebes 3 führenden Abschnitt 48 verbunden. Die Bypass-Blende 57 ermöglicht somit eine Minimal-Schmierung des Getriebes auch dann, wenn sich der Ventilschieber 7 des Kühlungs-Priorisierungsventils 5 in der Ausgangsstellung befindet. Es kann eine Ölmenge (z.B. 3 l/min) zum Kühler 54 und zur Schmierung 59 geleitet und somit ein Trockenlaufen des Getriebes 3 verhindert werden. Sofern wie in dem obigen Beispiel 15 l/min für die Kühlung des integrierten Anfahrelements 50 benötigt werden, ergibt sich ein Gesamtbedarf von 18 l/min, was immer noch eine Einsparung von 7 l/min im Vergleich zu dem bekannten Hydrauliksystem nach 2 bedeutet.
6 zeigt ein weiteres Kühlungs-Priorisierungsventil 5, das sich von dem Kühlungs-Priorisierungsventil 5 nach 5 dadurch unterscheidet, dass der zum Kühler 54 und zur Schmierung führende Abschnitt 48 an dem vierten Anschluss 21 angeschlossen ist (anstatt wie durch 5 gezeigt an dem zweiten Anschluss 15), und dass die Saugaufladung 44 an dem zweiten Anschluss 15 angeschlossen ist (anstatt wie durch 5 gezeigt an dem vierten Anschluss 21). Dies kann durch eine Änderung von Steuerzeiten am Ventilschieber 7 einfach umgesetzt werden. Diese Ausführungsform vereinfacht die Einbausituation des Kühlungs-Priorisierungsventil 5 innerhalb eines hydraulischen Steuergeräts. Weiterhin ist die Bypass-Blende 57 auf einer Seite noch vor dem dritten Anschluss 18 unmittelbar mit dem sekundären Systemdruckkreis 39 verbunden. Auf der anderen Seite ist die Bypass-Blende 57 mit dem zum Kühler 54 und zur Schmierung des Getriebes 3 führenden Abschnitt 48 verbunden. Die Bypass-Blende 57 ermöglicht somit eine Minimal-Schmierung des Getriebes auch dann, wenn sich der Ventilschieber 7 des Kühl-Priorisierungsventils 5 in der Ausgangsstellung befindet.
Bezugszeichenliste

B: integriertes Anfahrelement
L/r: axiale radiale Richtung eines primären Systemdruckventils
S1/S2: erste/zweite Stirnseite des primären Systemdruckventils
1: Kraftfahrzeug
2: Verbrennungskraftmotor
3: Automatikgetriebe
4: Hydrauliksystem
5: Kühlungs-Priorisierungsventil
5': sekundäres Systemdruckventil
6: Ventilgehäuse
7: Ventilschieber
8: Federelement
9: erste Ventilbund
10: erste Ventiltasche
11: axiale Bohrung innerhalb des Ventilgehäuses
12: erster Anschluss des Kühlungs-Priorisierungsventils
13: zweiter Ventilbund
14: zweite Ventiltasche
15: zweiter Anschluss des Kühlungs-Priorisierungsventils
16: dritter Ventilbund
17: dritte Ventiltasche
18: dritter Anschluss des Kühlungs-Priorisierungsventils
19: vierter Ventilbund
20: vierte Ventiltasche
21: vierter Anschluss des Kühlungs-Priorisierungsventils
22: fünfter Ventilbund
23: fünfte Ventiltasche
24: fünfter Anschluss des Kühlungs-Priorisierungsventils
25: sechster Ventilbund
26: sechste Ventiltasche
27: sechster Anschluss des Kühlungs-Priorisierungsventils
28: Kolbenstange
29: erster Kolben
30: zweiter Kolben
31: dritter Kolben
32: vierter Kolben
33: Innenraum
34: hydraulisch wirksame Fläche
35: Steuerkante des zweiten Kolbens
36: Steuerkante des dritten Kolbens
37: hydraulisch wirksame Stirnfläche
38: erste Blende
39: sekundärer Systemdruckkreis
40: Stirnfläche des zweiten Kolbens
41: Stirnfläche des dritten Kolbens
42: zweite Blende
43: primärer Systemdruckkreis
44: Rückführabschnitt/Saugaufladung
45: Hydraulikpumpe
46: primäres Systemdruckventil
47: erster Druckregler
48: Abschnitt zur Kühlung und Schmierung des Getriebes
49: Abschnitt zur Kühlung eines integrierten Anfahrelements
50: integriertes Anfahrelement
51: Pumpensaugseite
52: zweiter Druckregler
53: Kühlventil
54: Kühler
55: dritte Blende
56: vierte Blende
57: Bypass-Blende
58: zusätzlicher Anschluss am dritten Ventilbund
59: Schmier-Abschnitt des sekundären Systemdruckkreises

Claims

Kühlungs-Priorisierungsventil (5) für ein Hydrauliksystem (4) eines Kraftfahrzeug-Getriebes (3), das Kühlungs-Priorisierungsventil (5) umfassend - ein Ventilgehäuse (6), - einen Ventilschieber (7), - einen Eingang (18), - einen Ausgang (15) und - einen weiteren Ausgang (21), wobei - ein sekundärer Systemdruckkreis (39) des Hydrauliksystems (4) mit dem Eingang (18) verbunden werden kann, - ein Kühler (54) mit dem Ausgang (15) oder dem weiteren Ausgang (21) verbunden werden kann, - eine Saugaufladung (44) mit dem Ausgang (15) oder mit dem weiteren Ausgang (21) verbunden werden kann, - das Kühlungs-Priorisierungsventil (5) dazu eingerichtet ist, den Ventilschieber (7) innerhalb des Ventilgehäuses (6) in eine Ausgangsstellung, in eine erste Regelstellung und in eine zweite Regelstellung zu verstehen, wobei - in der Ausgangsstellung der Eingang (18) weder mit dem Ausgang (15) noch mit dem weiteren Ausgang (21) verbunden ist, - in der ersten Regelstellung der Eingang (18) mit dem Ausgang (15) verbunden ist, und - in der zweiten Regelstellung der Eingang (18) mit dem Ausgang (15) und mit dem weiteren Ausgang (21) verbunden ist.
Kühlungs-Priorisierungsventil (5) nach Anspruch 1, wobei - das Ventilgehäuse (6) drei Ventilbünde (13, 16 und 19) umfasst, - die drei Ventilbünde (13, 16 und 19) jeweils eine Ventiltasche (14, 17, 20) bilden, - der Eingang (19), der Ausgang (15) und der weitere Ausgang (21) an jeweils einem der Ventilbünde (13, 16 und 19) angeordnet sind, und - der Eingang (19), der Ausgang (15) und der weitere Ausgang (21) mit jeweils einer der Ventiltaschen (14, 17, 20) verbunden sind.
Kühlungs-Priorisierungsventil (5) nach einem der vorstehenden Ansprüche, eine Kolbenstange (28) des Ventilschiebers (7) umfassend - einen Kolben (30), - einen zu dem Kolben (30) benachbart und mit axialem Abstand angeordneten weiteren Kolben (31), wobei - in der Ausgangsstellung eine mit dem Eingang (18) verbundene Ventiltasche (17) durch den Kolben (30) und den weiteren Kolben (31) sowohl von einer mit dem Ausgang (15) verbundenen Ventiltasche (14) als auch von einer mit dem weiteren Ausgang (21) verbundenen Ventiltasche (20) getrennt ist, - in der ersten Regelstellung die mit dem Eingang (18) verbundene Ventiltasche (17) mit der mit dem Ausgang (15) verbundenen Ventiltasche (14) verbunden ist und durch den weiteren Kolben (31) von der mit dem weiteren Ausgang (21) verbundenen Ventiltasche (20) getrennt ist, - in der zweiten Regelstellung die mit dem Eingang (18) verbundene Ventiltasche (17) sowohl mit der mit dem Ausgang (15) verbundenen Ventiltasche (14) als auch mit der mit dem weiteren Ausgang (21) verbundenen Ventiltasche (20) verbunden ist.
Kühlungs-Priorisierungsventil (5) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Ventilschieber (7) durch ein Rückstellelement (8) in der Ausgangsstellung vorgespannt ist.
Hydrauliksystem (4) für ein Kraftfahrzeuggetriebe, das Hydrauliksystem (4) umfassend - ein Kühlungs-Priorisierungsventil (5) nach einem der vorstehenden Ansprüche, - einen sekundären Systemdruckkreis (39), - einen Kühler (54), - eine Saugaufladung (44), die mit einer Saugseite (51) einer Pumpe (45) des Hydrauliksystems (4) verbunden ist, wobei - der sekundäre Systemdruckkreis (39) mit dem Eingang (18) verbunden ist, - entweder der Kühler (54) mit dem Ausgang (15) und die Saugaufladung (44) mit dem weiteren Ausgang (21) verbunden ist, oder die Saugaufladung (44) mit dem Ausgang (15) und der Kühler (54) mit dem weiteren Ausgang (21) verbunden ist, - ein integriertes Anfahrelement (50) unter Umgehung des Kühlungs-Priorisierungsventils (5) mit dem sekundären Systemdruckkreis (39) verbunden ist.
Hydrauliksystem (4) nach Anspruch 5, das Hydrauliksystem (4) weiterhin umfassend eine Bypass-Blende (57), über welche der sekundäre Systemdruckkreis (39) mit dem Kühler (54) verbunden ist.
Hydrauliksystem (4) nach Anspruch 6, wobei - der Kühler (54) mit dem Ausgang (15) und die Saugaufladung (44) mit dem weiteren Ausgang (21) verbunden ist, - die Bypass-Blende (57) einerseits mit einem zusätzlichen Ausgang (58) verbunden ist, der mit derjenigen Ventiltasche (17) verbunden ist, die mit dem Eingang (18) verbunden ist, und - die Bypass-Blende (57) andererseits mit einem zu dem Kühler (54) führenden Leitungsabschnitt (48) verbunden ist.
Hydrauliksystem (4) nach Anspruch 6, wobei - die Saugaufladung (44) mit dem Ausgang (15) und der Kühler (54) mit dem weiteren Ausgang (21) verbunden ist, und - die Bypass-Blende (57) einerseits mit dem sekundären Systemdruckkreis (39) verbunden ist, und - die Bypass-Blende (57) andererseits mit einem zu dem Kühler (54) führenden Leitungsabschnitt (48) verbunden ist.
Hydrauliksystem (4) nach einem der Ansprüche 5 bis 8, wobei - der Ventilschieber (7) innerhalb des Ventilkörpers (6) durch eine Vorspannkraft des Rückstellelements (8) und durch eine hydraulische Vorsteuerkraft in Richtung der Ausgangsstellung verschoben wird, wobei die hydraulische Vorsteuerkraft durch einen innerhalb eines ersten Systemdruckkreises (43) des Hydrauliksystems (4) vorherrschenden Druck hervorgerufen wird, und - der Ventilschieber (7) innerhalb des Ventilkörpers (6) in Richtung der ersten und zweiten Regelstellung durch eine hydraulische Druckkraft verschoben wird, die durch einen innerhalb des zweiten Systemdruckkreises (39) vorherrschenden Druck hervorgerufen wird.
Kraftfahrzeug-Getriebe (3), insbesondere ein Kraftfahrzeug-Automatikgetriebe (3), umfassend ein Hydrauliksystem (4) nach einem der Ansprüche 5 bis 9.
Kraftfahrzeug (1) umfassend ein Kraftfahrzeug-Automatikgetriebe (3) nach Anspruch 10.