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Die Erfindung betrifft ein hydraulisches Steuergerät für ein Automatikgetriebe eines Kraftfahrzeugs. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Automatikgetriebe mit dem hydraulischen Steuergerät sowie ein Kraftfahrzeug mit dem Automatikgetriebe.
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Um den Anfahrvorgang für Insassen eines Kraftfahrzeugs komfortabel zu gestalten, kommt in Automatikgetrieben von Kraftfahrzeugen typischerweise ein Drehmomentwandler zum Einsatz. Dieser umfasst zum einen ein Pumpenrad, ein Turbinenrad und ein Leitrad, welche zusammen als „Wandler-Torus“ oder „Torus“ bezeichnet werden. Weiterhin umfasst der Drehmomentwandler üblicherweise die sogenannte Wandler-Überbrückungs-Kupplung, welche den Schlupf zwischen Pumpen- und Turbinenrad reduziert. Während Anfahrvorgängen ist die Wandler-Überbrückungs-Kupplung geöffnet, nach dem Anfahrvorgang wird die Wandler-Überbrückungs-Kupplung geschlossen. Der Drehmomentwandler kann insbesondere ein sogenannter „3-Leitungs-Wandler“ sein, der dadurch gekennzeichnet ist, dass er jeweils eine separate Ölleitung „zum Torus“, „vom Torus“ und „zur Wandler-Überbrückungs-Kupplung“ besitzt.
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Das Automatikgetriebe weist ferner ein hydraulisches Steuergerät auf. Typischerweise hat das hydraulische Steuergerät mehrere Ölkreisläufe, welche nach Priorität versorgt werden. Ein primärer Systemdruckkreis (Priorität 1) versorgt die Druckregler und Kupplungsventile zum Übertragen des Motordrehmoments und die Wandler-Überbrückungs-Kupplung. Ein sekundärer Systemdruckkreis (Priorität 2) speist die Kühlung und die Schmierung des Automatikgetriebes. Ein tertiärer Systemdruckkreis speist die Übermenge zurück zur Pumpensaugseite. Typischerweise weist das hydraulische Steuergerät ein Wandlerkupplungsventil auf. Wenn die Wandler-Überbrückungs-Kupplung geschlossen ist, kann über das Wandlerkupplungsventil ein Druck variabel eingestellt werden, mit welchem die Wandler-Überbrückungs-Kupplung versorgt wird. Dadurch kann der Druck an ein zu übertragendes Drehmoment angepasst werden.
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Das Wandlerkupplungsventil wird von dem primären Systemdruckkreis mit Öl versorgt. Abhängig vom Druck an der Wandler-Überbrückungs-Kupplung stellt sich über eine Torus-Blende in der Ölleitung „zum Torus“ ein bestimmter Durchfluss des Torus ein, welcher den Primärbedarf bei hohen Drücken an der Wandler-Überbrückungs-Kupplung erhöht. Ein Fuß-Punkt-Ventil in der Ölleitung „vom Torus“ stellt, wenn die Wandler-Überbrückungs-Kupplung geschlossen ist, einen konstanten Druck auf der „vom Torus“-Seite ein (z.B. 1 bar). Der Druck im Torus stellt dann den Gegendruck zum Druck an der Wandler-Überbrückungs-Kupplung dar. Dies hat zur Folge, dass erst dann ein Drehmoment über die Wandler-Überbrückungs-Kupplung übertragen werden kann, wenn der Druck an der Wandler-Überbrückungs-Kupplung höher ist als der durch das Fuß-Punkt-Ventil eingestellte Druck. Druckspitzen oder Druckeinbrüche im Torus können sich dabei auf die Übertragungsfähigkeit der Wandler-Überbrückungs-Kupplung auswirken.
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Der Volumenstrom am Torus ist somit vom Druck an der Wandler-Überbrückungs-Kupplung und von dem Durchmesser der Torus-Blende. Der Volumenstrom kann beispielsweise bis zu 4,5 Liter pro Minute betragen. Der Volumenstrom wird benötigt, um die Wandler-Überbrückungs-Kupplung zu kühlen, welche typischerweise an der Außenseite des Torus liegt. Dadurch erhöht sich aber auch der Ölbedarf aus dem primären Systemdruckkreis. Um bei hohen Drücken an der Wandler-Überbrückungs-Kupplung dem System genug Öl bereitstellen zu können, wird die Ölpumpe dementsprechend groß dimensioniert. Um den Kraftstoffverbrauch gering zu halten, ist das Bestreben jedoch, die Ölpumpe so klein wie möglich zu halten.
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung kann darin gesehen werden, bei Gewährleistung der vollen Funktionalität (Öffnen und Schließen) und der ausreichenden Kühlung der Wandler-Überbrückungs-Kupplung den Volumenstrom durch den Torus zu reduzieren. Die Aufgabe wird gelöst durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der Unteransprüche, der folgenden Beschreibung sowie der Figuren.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung wird vorgeschlagen, ein Volumenstromregelventil (kann auch als „Torus-Volumenstromregelventil“ bezeichnet werden) anstatt der Torus-Blende bereitzustellen. Dieses Volumenstromregelventil ist dazu eingerichtet, einen konstanten Volumenstrom einzustellen, indem eine definierte Druckdifferenz an einer Blende geregelt wird. Über den Blendendurchmesser kann der Volumenstrom bestimmt werden, welcher fließen soll. Ein Vorteil an dem Volumenstromregelventil ist, dass ein konstanter Volumenstrom eingestellt wird, unabhängig vom Zulaufdruck und Ablaufdruck. Es muss lediglich mindestens die Druckdifferenz zwischen Zulauf und Ablauf anstehen. Wenn z.B. bei Kälte, die Durchflusswiderstände in den Leitungen ansteigen und der Torus-Druck über den Fußpunkt ansteigt, kann das Volumenstromregelventil darauf reagieren und trotzdem den gewünschten Durchfluss einstellen.
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In diesem Sinne wird gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung ein hydraulisches Steuergerät für ein Automatikgetriebe eines Kraftfahrzeugs bereitgestellt. Das hydraulische Steuergerät umfasst ein Volumenstromregelventil, wobei das hydraulische Steuergerät dazu eingerichtet ist, einem Eingang des Volumenstromregelventils Hydraulikflüssigkeit zuzuführen. Ein Ausgang des Volumenstromregelventils ist insbesondere direkt mit einem Wandler-Torus des Automatikgetriebes verbunden. Weiterhin ist das Volumenstromregelventil dazu eingerichtet, ihm zugeführte Hydraulikflüssigkeit über eine Blende zu leiten, sodass die Hydraulikflüssigkeit im Druck gesenkt wird und sodass dem Wandler-Torus ein konstanter Volumenstrom insbesondere derjenigen Hydraulikflüssigkeit zugeführt werden kann, die durch die Blende geflossen ist.
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Unter einer Blende kann ein örtlicher Strömungswiderstand verstanden werden. An der Blende verengt sich der Leitungsquerschnitt sprungartig. Im Bereich der Blende kann ein Quotient aus einer Länge des Strömungsquerschnitts in der Blende und einem Leitungsdurchmesser in der Blende relativ klein sein, z.B. kleiner als 1,5. Vor der Blende wird Hydraulikflüssigkeit aufgestaut, sodass ein Eingangsdruck vor der Blende höher ist als ein Ausgangsdruck hinter der Blende. Mit anderen Worten entsteht an der Blende eine Druckdifferenz. Ein Volumenstrom Hydraulikflüssigkeit (insbesondere Öl), der durch die Blende fließt, kann maßgeblich durch den Strömungsquerschnitt, einen Durchflusskoeffizient der Blende, eine Dichte der Hydraulikflüssigkeit und die vorstehend beschriebene Druckdifferenz beeinflusst werden. Beispielsweise kann über eine geeignete Auswahl des Strömungsquerschnitts der Blende ein insbesondere konstanter Volumenstrom eingestellt werden, der über die Blende fließt, wenn eine bestimmte/definierte Druckdifferenz an der Blende entsteht. Durch die Blende kann mittels des Volumenstromregelventils somit ein konstanter Volumenstrom eingestellt werden. Dies kann unabhängig vom Eingangsdruck und Ausgangsdruck geschehen, sofern die Druckdifferenz einen bestimmten Wert überschreitet.
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In einer ausführungsform ist die Blende stromabwärts des Ausgangs des Volumenstromregelventils angeordnet. Alternativ kann die Blende auch innerhalb des Volumenstromregelventils angeordnet sein.
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Ein weiterer Kern der Erfindung liegt darin, den Volumenstrom, der durch den Torus fließt, durch Umsetzung des Volumenstromregelventils (konstanter Durchfluss unabhängig vom Torus-Druck) als Einlegeteil in dem hydraulischen Schaltgerät zu begrenzen. Daraus resultiert eine Verkleinerung der mechanischen (oder elektrischen) Hauptpumpe (weniger Primärbedarf in kritischen Fahrsituationen), ohne die Schaltqualität zu verschlechtern.
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Durch den geringen Volumenstrom kann das Volumenstromregelventil derart klein dimensioniert werden, dass keine Ventilschieberposition im hydraulischen Steuergerät belegt werden muss. Das hydraulische Steuergerät kann in diesem Sinne ein Gehäuseteil mit einer Ausnehmung umfassen, wobei das Volumenstromregelventil in die Ausnehmung eingelegt ist. Mit anderen Worten kann das Volumenstromregelventil als ein sogenanntes „Einlegeteil“ ausgeführt sein. Bei dem Gehäuseteil kann es sich insbesondere um eine Kanalplatte des hydraulischen Steuergeräts handeln. Unter einer „Kanalplatte“ kann ein Element des hydraulischen Steuergeräts verstanden werden, das mehrere Kanäle zur Leitung von Hydraulikflüssigkeit, insbesondere Öl, umfasst. Die Kanalplatte kann beispielsweise ein Gussteil sein. Von oben kann das Volumenstromregelventil über ein Zwischenblech gehalten werden. Das spart Kosten (im Vergleich zu einem Schieberventil), indem der Fertigungsaufwand (keine Bohrungsbearbeitung notwendig) und die Stückkosten (kleineres Bauteil) reduziert werden können.
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Das Volumenstromregelventil umfasst insbesondere eine Ventilbuchse und einen Ventilschieber, der innerhalb der Ventilbuchse in Längsrichtung geführt ist. Ein Ventildeckel kann weiterhin vorgesehen sein, welcher die Ventilbuchse an einer Stirnseite zumindest teilweise verschließt. Ferner kann das hydraulische Steuergerät das vorstehend bereits erwähnte Gehäuseteil umfassen, insbesondere die Kanalplatte, die eine zu der Außenkontur der Ventilbuchse passende Ausnehmung aufweist. Außerdem kann das hydraulische Steuergerät das ebenfalls bereits erwähnte Zwischenblech umfassen, welches den Ventildeckel teilweise bedecken und ein Gegenlager für den Ventildeckel bilden kann. Ferner umfasst das hydraulische Steuergerät insbesondere eine innerhalb der Ventilbuchse angeordnete Feder zur Vorspannung des Ventilschiebers in einer Ausgangsstellung.
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Gemäß der Ausführungsform des Volumenstromregelventils als Einlegeteil wird vorgeschlagen, dass die Ventilbuchse gemeinsam mit dem Ventildeckel, dem Ventilschieber und der Feder in die Ausnehmung des Gehäuseteils, insbesondere der Kanalplatte, eingesetzt ist und das Volumenstromregelventil bildet. Dabei kann die Ventilbuchse den Eingang für Hydraulikflüssigkeit in das Volumenstromregelventil bilden, und der Ventildeckel kann einen Ausgang für Hydraulikflüssigkeit aus dem Volumenstromregelventil bilden. Weiterhin kann das Gehäuseteil einen Kanal zur Zufuhr von Hydraulikflüssigkeit zu dem Eingang in der Ventilbuchse bilden, und das Zwischenblech kann optional einen Kanal zur Abfuhr von Hydraulikflüssigkeit aus dem Ausgang des Ventildeckels bilden.
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Die Montage des Volumenstromregelventils in der Ausnehmung des Gehäuseteils, insbesondere der Kanalplatte, kann derart erfolgen, dass kein zusätzlicher Aufwand an Handling-Prozessen besteht, denn In hydraulischen Steuergeräten werden ohnehin üblicherweise eine Reihe an Einlegeteilen verbaut (z.B. Siebe, Rückschlagventile; Kugeln), die sich in dem Gehäuseteil, insbesondere in der Kanalplatte, befinden. Das Hydraulikventil ist gemäß der vorliegenden Erfindung derart ausgelegt, dass es während der Montage in das Gehäuseteil des hydraulischen Steuergeräts in einfachster Weise montiert bzw. eingesetzt werden kann, insbesondere ohne, dass aufwändige Zentrier- oder Niederhaltevorrichtungen benötigt werden.
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Das hydraulische Steuergerät kann neben der Kanalplatte ein Zwischenblech umfassen. Wenn das Automatikgetriebe mit dem hydraulischen Steuergerät in einem Kraftfahrzeug verbaut ist, dann befindet sich das Zwischenblech typischerweise oberhalb der Kanalplatte und oberhalb einer oberen Stirnseite des Volumenstromregelventils. Auf diese Einbausituation des Zwischenblechs und der Kanalplatte innerhalb des hydraulischen Steuergeräts beziehen sich die im Folgenden benutzten Merkmale „oben“ und „unten“ bzw. „oberhalb“ und „unterhalb“. Wenn das Volumenstromregelventil als Einlegeteil in die Ausnehmung der Kanalplatte eingelegt ist, dann kann das Zwischenblech oberhalb der Kanalplatte auf der Kanalplatte aufliegen und an der Kanalplatte befestigt sein. Insbesondere verschließt das Zwischenblech dabei die Ausnehmung der Kanalplatte ganz oder teilweise, sodass das in die Ausnehmung eingelegte Volumenstromregelventil in der Ausnehmung von oben in der Ausnehmung gehalten wird. Der Eingang des Volumenstromregelventils kann seitlich an der Ventilbuchse angeordnet sein. Mit „seitlich“ ist dabei insbesondere ein Bereich gemeint, der sich an einer äußeren Mantelfläche der Ventilbuchse befindet, also nicht an den Stirnseiten (oben und unten) des Volumenstromregelventils.
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In einer Ausführungsform bilden das Zwischenblech und das Gehäuseteil, insbesondere die Kanalplatte, einen Zufuhrkanal. Über den Zufuhrkanal kann dem Eingang des Volumenstromregelventils Hydraulikflüssigkeit zugeführt werden. Das Zwischenblech kann weiterhin eine Öffnung aufweisen, über welche Hydraulikflüssigkeit aus dem Volumenstromregelventil abgeführt werden kann. Somit kann dem Eingang des Volumenstromregelventils von oben Hydraulikflüssigkeit zugeführt werden, wobei die Hydraulikflüssigkeit auch nach oben wieder aus dem Volumenstromregelventil abgeführt und zum Torus geleitet werden kann. Durch die Zufuhr und Abfuhr von oben wird ein zusätzlicher Freiheitsgrad in der Positionierung geschaffen.
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In einer weiteren Ausführungsform umfasst das hydraulische Steuergerät ebenfalls ein Zwischenblech oberhalb einer Stirnseite des Volumenstromregelventils, wobei das Zwischenblech und das Gehäuseteil, insbesondere die Kanalplatte, einen Zufuhrkanal bilden, über welchen dem Eingang des Volumenstromregelventils Hydraulikflüssigkeit zugeführt werden kann. Die Zufuhr von Hydraulikflüssigkeit zu dem Volumenstromventil kann somit ebenfalls von oben erfolgen. Die Abfuhr von Hydraulikflüssigkeit aus dem Volumenstromregelventil kann jedoch nach unten erfolgen. In diesem Sinne kann das Gehäuseteil, insbesondere die Kanalplatte, einen Abfuhrkanal bilden, über welchen Hydraulikflüssigkeit aus dem Ausgang des Volumenstromregelventils nach unten abgeführt werden kann. Der Ausgang des Volumenstromregelventils ist dabei insbesondere an der unteren Stirnseite des Volumenstromregelventils angeordnet. Der Abfuhrkanal ist mit dem Ausgang des Volumenstromregelventils verbunden und verläuft in der Kanalplatte nach unten.
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In einer weiteren Ausführungsform erfolgt die Zufuhr von Hydraulikflüssigkeit zu dem Volumenstromregelventil von unten und die Abfuhr der Hydraulikflüssigkeit nach oben. Durch die Zufuhr von unten wird ein zusätzlicher Freiheitsgrad in der Positionierung geschaffen. In diesem Sinne kann das Gehäuseteil, insbesondere die Kanalplatte, einen Zufuhrkanal bilden, über welchen dem Eingang des Volumenstromregelventils Hydraulikflüssigkeit von unten zugeführt werden kann. Der Zufuhrkanal kann sich dabei dem Volumenstromregelventil von einer dem Zwischenblech abgewandten unteren Stirnseite des Volumenstromregelventils aus nähern und mit dem seitlich an dem Volumenstromregelventil angeordneten Eingang verbunden sein. Weiterhin kann das hydraulische Steuergerät ein Zwischenblech oberhalb einer Stirnseite des Volumenstromregelventils umfassen, wobei Hydraulikflüssigkeit aus dem Volumenstromregelventil über das Zwischenblech abgeführt werden kann.
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Der Ausgang des Volumenstromregelventils kann mit einer Leitung verbunden werden, die zum Torus des Drehmomentwandlers des Automatikgetriebes führt. Der Eingang des Volumenstromregelventils kann auf unterschiedliche Art und Weise mit unter Druck stehender Hydraulikflüssigkeit versorgt werden. So kann das hydraulische Steuergerät einen primären Systemdruckkreis und ein Wandlerkupplungsventil umfassen, wobei ein Eingang des Wandlerkupplungsventils mit dem primären Systemdruckkreis verbunden ist, und ein Ausgang des Wandlerkupplungsventils mit dem Eingang des Volumenstromregelventils verbunden ist, sodass dem Volumenstromregelventil über das Wandlerkupplungsventil Hydraulikflüssigkeit aus dem primären Systemdruckkreis zugeführt werden kann.
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Weiterhin kann das hydraulische Steuergerät in einer Ausführungsform dazu eingerichtet sein, dem Eingang des Volumenstromregelventils Hydraulikflüssigkeit aus dem primären Systemdruckkreis zuzuführen, und zwar insbesondere direkt aus dem primären Systemdruckkreis unter Umgehung eines Wandlerkupplungsventils. Der primäre Systemdruckkreis wird dabei insbesondere durch eine Hydraulikpumpe mit unter Druck stehender Hydraulikflüssigkeit gespeist. Diese Ausführungsform ermöglicht, dass ein konstanter Volumenstrom durch den Torus entsteht. Dieser Durchfluss ist unabhängig vom Druck in der Wandler-Überbrückungs-kupplung. Dies hat den Vorteil, dass der Torus immer mit Öl versorgt wird und somit beim Einregeln der Wandler-Überbrückungs-Kupplung keine Volumenstrom-Unstetigkeit auftritt, die für Insassen des Kraftfahrzeugs spürbar sein kann. Wenn die Wandler-Überbrückungs-Kupplung geöffnet ist, ermöglicht diese Ausführungsform weiterhin, dass der Volumenstrom nicht durch das Volumenstromregelventil begrenzt wird, da in diesem Betriebspunkt eine wesentlich größere Ölmenge zur Wärmeabfuhr aus dem Wandler-Torus benötigt wird.
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Weiterhin kann das hydraulische Steuergerät einen sekundären Systemdruckkreis umfassen, wobei das hydraulische Steuergerät dazu eingerichtet ist, dem Eingang des Volumenstromregelventils Hydraulikflüssigkeit aus dem sekundären Systemdruckkreis zuzuführen. Das Volumenstromregelventil ermöglicht in dieser Ausführungsform, den Torus über den sekundären Systemdruckkreis mit unter Druck stehender Hydraulikflüssigkeit zu versorgen, wenn die Wandler-Überbrückungs-Kupplung geschlossen ist. Dadurch wird das Problem gelöst, dass der Volumenstrom durch den Torus abhängig vom Systemdruck ist und sich bei hohen Drücken (= hoher Volumenstrom im Torus) ein Staudruck im Torus bildet, der sofort einbrechen kann, wenn der Sekundärkreis, z.B. bei einer Schnellfüllung der Kupplung, abgehängt wird. Ein Druckeinbruch im Wandler-Torus und ein damit verbundener Gegendruck zur Wandler-Überbrückungs-Kupplung kann vermieden werden, was sich positiv auf die Schaltqualität auswirkt. Dadurch, dass das Volumenstromregelventil einen konstanten Volumenstrom einstellen kann, welcher nur zu einem geringen Druckanstieg im Torus führt, wirkt sich ein Druckeinbruch beim Abhängen des Sekundärkreises nur gering auf die Übertragungsfähigkeit der Wandler-Überbrückungs-Kupplung und auf die Spürbarkeit im Fahrzeug aus. Mit der Anbindung des Volumenstromregelventils an den sekundären Systemdruckkreis kann die Hauptpumpe nochmals verkleinert werden, da kein Ölvolumen aus dem primären Systemdruckkreis für die Versorgung des Torus benötigt wird.
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Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird ein Automatikgetriebe für ein Kraftfahrzeug vorgeschlagen, wobei das Automatikgetriebe ein hydraulisches Steuergerät nach dem ersten Aspekt der Erfindung umfasst.
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Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung wird ein Kraftfahrzeug bereitgestellt, welches ein Automatikgetriebe nach dem zweiten Aspekt der Erfindung umfasst.
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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 eine Seitenansicht eines Kraftfahrzeugs mit einem Automatikgetriebe, das ein hydraulisches Steuergerät umfasst,
- 2 einen Hydraulikschaltplan eines Teils eines bekannten hydraulischen Steuergeräts mit einem 3-Leitungs-Drehmomentwandler, der über ein Wandlerkupplungsventil und über eine Torus-Blende mit Hydraulikflüssigkeit aus einem primären Systemdruckkreis des hydraulischen Steuergeräts versorgt wird,
- 3 ein Volumenstromregelventil, das erfindungsgemäß die Torus-Blende in dem hydraulischen Steuergerät nach 2 ersetzt, wobei das Volumenstromregelventil einen konstanten Volumenstrom mittels einer externen Blende erzeugt,
- 4 ein weiteres Volumenstromregelventil, das erfindungsgemäß die Torus-Blende in dem hydraulischen Steuergerät nach 2 ersetzt, wobei das Volumenstromregelventil als Einlegeteil in eine Kanalplatte des hydraulischen Steuergeräts ausgeführt ist (Zufuhr und Abfuhr von Öl von oben) und einen konstanten Volumenstrom mittels einer internen Blende erzeugt,
- 5 ein weiteres Volumenstromregelventil, das erfindungsgemäß die Torus-Blende in dem hydraulischen Steuergerät nach 2 ersetzt, wobei das Volumenstromregelventil als Einlegeteil in eine Kanalplatte des hydraulischen Steuergeräts ausgeführt ist (Öl-Zufuhr von oben, Öl-Abfuhr nach unten) und einen konstanten Volumenstrom an einer internen Blende erzeugt, und
- 6 ein weiteres Volumenstromregelventil, das erfindungsgemäß die Torus-Blende in dem hydraulischen Steuergerät nach 2 ersetzt, wobei das Volumenstromregelventil als Einlegeteil in eine Kanalplatte des hydraulischen Steuergeräts ausgeführt ist (Öl-Zufuhr von unten und Öl-Abfuhr nach oben) und einen konstanten Volumenstrom an einer internen Blende erzeugt.
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1 zeigt ein Kraftfahrzeug 1. In dem gezeigten Beispiel handelt es sich um einen Personenkraftfahrwagen (Pkw). Das Kraftfahrzeug 1 umfasst einen Motor 2, z.B. einen Verbrennungskraftmotor oder einen Elektromotor. Der Motor 2 treibt das Kraftfahrzeug 1 über ein Automatikgetriebe 3 an. Das Automatikgetriebe 3 umfasst ein hydraulisches Steuergerät 4.
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Um den Anfahrvorgang für Insassen des Kraftfahrzeugs 1 komfortabel zu gestalten, umfasst das Automatikgetriebe 3 einen durch 2 gezeigten hydrodynamischen Drehmomentwandler 5. Der Drehmomentwandler 5 umfasst ein Pumpenrad 6, ein Turbinenrad 7 und ein Leitrad 8. Das Pumpenrad 6, das Turbinenrad 7 und das Leitrad 8 werden zusammen als „Wandler-Torus“ oder auch kürzer als „Torus“ 9 bezeichnet. Weiterhin umfasst der Drehmomentwandler 5 eine sogenannte Wandler-Überbrückungs-Kupplung 10, welche den Schlupf zwischen Pumpenrad 6 und Turbinenrad 7 reduziert. Während Anfahrvorgängen ist die Wandler-Überbrückungs-Kupplung 10 geöffnet. Nach dem Anfahrvorgang wird die Wandler-Überbrückungs-Kupplung 10 geschlossen, um den Schlupf zu reduzieren und auf diese Weise Energie zu sparen. Der Drehmomentwandler 5 kann - wie durch 2 gezeigt - insbesondere ein sogenannter „3-Leitungs-Wandler“ sein, der dadurch gekennzeichnet ist, dass er jeweils eine separate Ölleitung „zum Torus“, „vom Torus“ und „zur Wandler-Überbrückungs-Kupplung“ aufweist.
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Das hydraulische Steuergerät 4 weist einen primären Systemdruckkreis 11 auf, der die Druckregler und Kupplungsventile zum Übertragen des Motordrehmoments und auch die Wandler-Überbrückungs-Kupplung 10 versorgt. Ein nicht durch 2 gezeigter sekundärer Systemdruckkreis (Priorität 2) speist die Kühlung und die Schmierung des Automatikgetriebes 3. Ein ebenfalls nicht durch 2 gezeigter tertiärer Systemdruckkreis speist die Übermenge zurück zu einer Pumpensaugseite.
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Das hydraulische Steuergerät 4 weist ein Wandlerkupplungsventil 12 auf. Wenn die Wandler-Überbrückungs-Kupplung 10 geschlossen ist, kann über das Wandlerkupplungsventil 12 ein Druck variabel eingestellt werden, mit welchem die Wandler-Überbrückungs-Kupplung 10 über eine erste Ölleitung 13 versorgt wird, die von einem Ausgang des Wandlerkupplungsventils 12 zur Wandler-Überbrückungs-Kupplung 10 führt. Dadurch kann der Druck an ein zu übertragendes Drehmoment angepasst werden.
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Das Wandlerkupplungsventil 12 ist ein Ventil mit mehreren Anschlüssen an einem Ventilgehäuse und mit einem Ventilschieber mit Kolben. Der Ventilschieber kann innerhalb des Ventilgehäuses in axialer Richtung hin und her verschoben werden, um auf diese Weise bestimmte Anschlüsse miteinander zu verbinden und voneinander zu trennen. Wandlerkupplungsventile 12 sind aus dem Stand der Technik bekannt und werden daher in der vorliegenden Anmeldung nicht näher beschrieben. Das Wandlerkupplungsventil 12 gemäß 2 wird von dem primären Systemdruckkreis 11 über einen Anschluss (Eingang) mit Öl versorgt. Von dem Wandlerkupplungsventil 12 kann Öl über einen weiteren Anschluss (Ausgang) abhängig von der Stellung des Ventilschiebers relativ zu dem Ventilgehäuse in Richtung eines Tanks T abfließen. Ein Vorsteuerdruck pvs kann über einen weiteren Anschluss (Eingang) des Ventilgehäuses auf eine Stirnseite des Ventilschiebers wirken, um den Ventilschieber entgegen einer Federvorspannung in eine Stellung zu verstellen, in welcher der primäre Systemdruckkreis 11 über das Wandlerkupplungsventil 12 und die erste Ölleitung 13 mit der Wandler-Überbrückungs-Kupplung 10 verbunden ist.
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Abhängig von einem Druck an der Wandler-Überbrückungs-Kupplung 10 stellt sich über eine stromabwärts des Wandlerkupplungsventils 12 angeordnete Torus-Blende 14 in einer zweiten Ölleitung 15, die von der ersten Ölleitung 13 abzweigt und die zum Torus 9 führt, ein bestimmter Volumenstrom durch den Torus 9 ein. Dieser Durchfluss erhöht den Primärbedarf bei hohen Drücken an der Wandler-Überbrückungs-Kupplung 10. Ein als Rückschlagventil ausgebildetes Fuß-Punkt-Ventil 16 ist in einer dritten Ölleitung 17 angeordnet, die vom Torus 9 weg führt. Wenn die Wandler-Überbrückungs-Kupplung 10 geschlossen ist, stellt das Fuß-Punkt-Ventil 16 einen konstanten Druck auf der „vom Torus“-Seite ein (z.B. 1 bar). Der Druck im Torus 9 stellt dann den Gegendruck zum Druck an der Wandler-Überbrückungs-Kupplung 10 dar. Dies hat zur Folge, dass erst dann ein Drehmoment über die Wandler-Überbrückungs-Kupplung 10 übertragen werden kann, wenn der Druck an der Wandler-Überbrückungs-Kupplung 10 höher ist als der durch das Fuß-Punkt-Ventil 16 eingestellte Druck. Druckspitzen oder Druckeinbrüche im Torus 9 können sich dabei stark auf die Übertragungsfähigkeit der Wandler-Überbrückungs-Kupplung 10 auswirken.
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Der Volumenstrom am Torus 9 ist somit vom Druck an der Wandler-Überbrückungs-Kupplung 10 und von dem Durchmesser der Torus-Blende 9 abhängig. Der Volumenstrom kann beispielsweise bis zu 4,5 Liter pro Minute betragen. Der Volumenstrom wird benötigt, um die Wandler-Überbrückungs-Kupplung 10 zu kühlen, welche typischerweise an der Außenseite des Torus 9 liegt. Dadurch erhöht sich aber auch der Ölbedarf aus dem primären Systemdruckkreis 11. Um bei hohen Drücken an der Wandler-Überbrückungs-Kupplung 10 dem System genug Öl bereitstellen zu können, kann die Ölpumpe, welche die Systemdruckkreisläufe speist, dementsprechend groß dimensioniert werden. Um den Kraftstoffverbrauch gering zu halten, ist das Bestreben jedoch, die Ölpumpe so klein wie möglich zu halten.
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3 zeigt ein Volumenstromregelventil 18, welches ein Ventilgehäuse 19 und einen Ventilschieber 20 umfasst. Der Ventilschieber 20 kann innerhalb des Ventilgehäuses 19 entlang einer Längsachse L des Volumenstromregelventils 18 in einander entgegengesetzten axialen Richtungen x1 (axiale erste Richtung) und x2 (axiale zweite Richtung) hin und her verstellt werden. Der Ventilschieber 20 wird mittels eines Federelements 21 in eine durch 3 gezeigten Stellung gedrückt. Das Federelement 21 ist im Bereich einer zweiten Stirnseite S2 (unten, wenn das hydraulisches Steuergerät 4 in dem Automatikgetriebe 3 nach 1 verbaut ist) des Volumenstromregelventils 18 angeordnet.
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Im Bereich einer ersten Stirnseite S1 (oben, wenn das hydraulisches Steuergerät 4 in dem Automatikgetriebe 3 nach 1 verbaut ist), welche sich auf einer entgegengesetzten Seite des Volumenstromregelventils 18 befindet, weist das Volumenstromregelventil 18 einen ersten Ventilbund 22 auf. Der erste Ventilbund 22 kann von dem Ventilgehäuse 19 gebildet werden. Der erste Ventilbund 22 ist innen hohl ausgestaltet und bildet eine erste Ventiltasche 23, welche sich in einer radialen Richtung r des Volumenstromregelventils 18 weiter nach außen erstreckt als eine in Längsrichtung L des Volumenstromregelventils 18 verlaufende axiale Bohrung 24 des Ventilgehäuses 19. Das Ventilgehäuse 19 weist weiterhin im Bereich der ersten Ventiltasche 23 einen ersten Anschluss 25 auf, welcher mit der ersten Ventiltasche 23 verbunden werden kann. Der erste Anschluss 24 kann insbesondere als Eingang für Öl dienen, sodass Öl die erste Ventiltasche 23 und die axiale Bohrung 24 ausfüllen kann.
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Benachbart zu dem ersten Ventilbund 22 und mit axialem Abstand in der zweiten Richtung x2 zu dem ersten Ventilbund 22 angeordnet weist das Volumenstromregelventil 18 einen zweiten Ventilbund 26 auf. Der zweite Ventilbund 26 kann von dem Ventilgehäuse 19 gebildet werden. Der zweite Ventilbund 26 ist innen hohl ausgestaltet und bildet eine zweite Ventiltasche 27, welche sich in der radialen Richtung r des Volumenstromregelventil 18 weiter nach außen erstreckt als die in Längsrichtung L des Volumenstromregelventil 18 verlaufende axiale Bohrung 24 des Ventilgehäuses 19. Das Ventilgehäuse 19 weist weiterhin im Bereich der zweiten Ventiltasche 27 einen zweiten Anschluss 28 auf, welcher mit der zweiten Ventiltasche 27 verbunden werden kann. Der zweite Anschluss 28 kann insbesondere als Eingang für Öl dienen und, sodass Öl die zweite Ventiltasche 27 und die axiale Bohrung 24 ausfüllen kann. Der zweite Anschluss 28 kann mit dem Ausgang des Wandlerkupplungsventils 12 verbunden sein, dass das Volumenstromregelventil 18 mit dem primären Systemdruckkreis 11 verbunden ist und durch diesen mit unter Druck stehendem Öl gespeist wird. Alternativ kann der zweite Anschluss 27 auch direkt unter Umgehung des Wandlerkupplungsventils 12 mit dem primären Systemdruckkreis 11 oder mit dem sekundären Systemdruckkreis verbunden werden.
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Benachbart zu dem zweiten Ventilbund 26 und mit axialem Abstand in der zweiten Richtung x2 zu dem zweiten Ventilbund 26 angeordnet weist das Volumenstromregelventil 18 einen dritten Ventilbund 29 auf. Der dritte Ventilbund 29 kann von dem Ventilgehäuse 19 gebildet werden. Der dritte Ventilbund 29 ist innen hohl ausgestaltet und bildet eine dritte Ventiltasche 30, welche sich in der radialen Richtung r des Volumenstromregelventils 18 weiter nach außen erstreckt als die in Längsrichtung L des Volumenstromregelventils 18 verlaufende axiale Bohrung 24 des Ventilgehäuses 19. Das Ventilgehäuse 19 weist weiterhin im Bereich der dritten Ventiltasche 30 einen dritten Anschluss 31 und einen vierten Anschluss 41 auf. Der dritte Anschluss 31 und der vierte Anschluss 41 können mit der dritten Ventiltasche 30 verbunden werden. Der dritte Anschluss 31 und der vierte Anschluss 41 können insbesondere als Ausgang für Öl dienen, sodass Öl aus der dritten Ventiltasche 30 und aus der axialen Bohrung 24 abgeführt werden kann. Der vierte Anschluss 41 ist über eine Verbindungsleitung 42 mit dem ersten Anschluss 25 verbunden, sodass aus dem vierten Anschluss austretendes Öl dem ersten Anschluss 25 zugeführt werden kann.
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Benachbart zu dem dritten Ventilbund 29 und mit axialem Abstand in der zweiten Richtung x2 zu dem dritten Ventilbund 29 angeordnet weist das Volumenstromregelventil 18 einen vierten Ventilbund 32 auf. Der vierte Ventilbund 32 kann von dem Ventilgehäuse 19 gebildet werden. Der vierte Ventilbund 32 ist innen hohl ausgestaltet und bildet eine vierte Ventiltasche 33, welche sich in der radialen Richtung r des Volumenstromregelventils 18 weiter nach außen erstreckt als die in Längsrichtung L des Volumenstromregelventils 18 verlaufende axiale Bohrung 24 des Ventilgehäuses 19. Das Ventilgehäuse 19 weist weiterhin im Bereich der vierten Ventiltasche 33 einen fünften Anschluss 34 auf, welcher mit der vierten Ventiltasche 33 verbunden werden kann. Der fünfte Anschluss 34 kann insbesondere als Ausgang für Öl dienen, sodass Öl aus der fünften Ventiltasche 33 und aus der axialen Bohrung 24 abgeführt werden kann.
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Der Ventilschieber 20 weist eine Kolbenstange 35 auf. An der Kolbenstange 35 sind ein erster Kolben 36 und ein zweiter Kolben 37 angeordnet. Die einzelnen Kolben 36 und 37 sind dabei insbesondere fest mit der Kolbenstange 35 verbunden. Die Kolben 36 und 37 erstrecken sich in der radialen Richtung r des Ventilschiebers 20 weiter nach außen als die Kolbenstange 35. Die Durchmesser der Kolben 36 und 37 sind derart gewählt, dass sie innerhalb der axialen Bohrung 24 des Ventilgehäuses 19 in der Längsrichtung L hin und her bewegt werden können, und zwar insbesondere (in hohem Maße) abdichtend und reibungsfrei gegenüber der Ventilbuchse 19. Die Ventiltaschen 23, 27, 30 und 33 wiederum erstrecken sich in der radialen Richtung r des Ventilschiebers 20 weiter nach außen als die Kolben 36 und 37. Der erste Kolben 36 ist dabei im Bereich der ersten Stirnseite S1 angeordnet. Weiterhin ist der zweite Kolben 37 im Bereich der zweiten Stirnseite S2 benachbart zu dem ersten Kolben 36 und mit axialem Abstand in der zweiten Richtung x2 zu dem ersten Kolben 36 angeordnet.
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Der erste Kolben 29 dichtet unabhängig von der Stellung des Ventilschiebers 20 relativ zu der Ventilbuchse 19 die erste Ventiltasche 23 gegenüber der zweiten Ventiltasche 27 ab, sodass keine direkte Verbindung zwischen der ersten Ventiltasche 23 und der zweiten Ventiltasche 27 besteht. Der zweite Kolben 37 dichtet auf ähnliche Weise unabhängig von der Stellung des Ventilschiebers 20 relativ zu der Ventilbuchse 19 die dritte Ventiltasche 30 von der vierten Ventiltasche 33 ab, sodass keine Verbindung zwischen der dritten Ventiltasche 30 und der vierten Ventiltasche 33 besteht.
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Der zweite Kolben 37 ist topfförmig ausgestaltet und bildet einen Innenraum 38 sowie eine innere Druckfläche 39, die sich in der radialen Richtung r erstreckt (und damit quer zur Längsrichtung L). Das Federelement 21 erzeugt eine Vorspannkraft, die in der ersten Richtung x1 auf die Druckfläche 39 des zweiten Kolbens 37 wirkt. Die vierte Ventiltasche 33 ist über die axiale Bohrung 24 mit dem Innenraum 38 des zweiten Kolbens 37 verbunden.
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In der durch 3 dargestellten Regelstellung des Ventilschiebers 20 ist der Ventilschieber 20 durch das Federelement 21 vorgespannt. In der Regelstellung gibt der erste Kolben 36 eine Verbindung zwischen der zweiten Ventiltasche 27 und der dritten Ventiltasche 30 über eine Steuerkante 40 des ersten Kolbens 36 frei. Dadurch wird der zweite Anschluss 28 (Eingang) sowohl mit dem dritten Anschluss 31 (Ausgang) als auch mit dem vierten Anschluss 41 (Ausgang) verbunden. Öl, das dem zweiten Anschluss 28 zugeführt wird, kann somit zum einen über den dritten Anschluss das Volumenstromregelventil 18 wieder verlassen und über eine Blende 44 geleitet werden. Öl, welches die Blende 44 durchströmt, wird in der Blende 44 aufgrund des dort reduzierten Durchmessers im Druck reduziert, wobei ein konstanter Volumenstrom aus der Blende 44 austritt und stromabwärts dem Torus 9 zugeführt werden kann.
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Der Ventilschieber 20 kann innerhalb des Ventilkörpers 19 durch die Federkraft des Federelements 21 in die erste axiale Richtung x1 verschoben werden. In entgegengesetzter Richtung kann der Ventilschieber 20 innerhalb des Ventilkörpers 19 in die zweite axiale Richtung x2 durch eine hydraulische Druckkraft verschoben werden. Auf der ersten Stirnseite S1 bildet der Ventilschieber 20 dazu eine hydraulisch wirksame Stirnfläche 43, z.B. eine Kreisfläche oder eine Ringfläche. Die erste Ventiltasche 23 ist über den ersten Anschluss 25 (Eingang), die Verbindungsleitung 42, den vierten Anschluss 41 (Ausgang), die dritte Ventiltasche 30, die axiale Bohrung 24 und die zweite Ventiltasche 27 mit dem zweiten Anschluss 27 (Eingang) verbunden. Öl, das der zweiten Ventiltasche 27 zugeführt wird, kann somit auch der ersten Ventiltasche 23 und der axialen Bohrung 24 zugeführt werden, diese Hohlräume 23 und 24 ausfüllen und eine der Federkraft entgegengesetzte hydraulische Druckkraft in der zweiten axialen Richtung x2 auf die hydraulisch wirksame Stirnfläche 43 ausüben. Wenn die hydraulische Druckkraft die Federkraft übersteigt, dann kann sich der Ventilschieber 20 in die zweite axiale Richtung x2 bewegen und die zweite Ventiltasche 27 verschließen bzw. dessen Öffnungsgrad verkleinern. Dem zweiten Anschluss 28 zugeführtes Öl kann dann nicht länger oder nur noch in geringerem Maße über das Volumenstromregelventil 18 der Blende 44 und dem Torus 9 zugeführt werden, weil der erste Kolben 36 die zweite Ventiltasche 27 vollständig oder zumindest enger verschließt. Ebenfalls werden auch die erste Ventiltasche 23 und die axiale Bohrung 24 nicht länger oder nur noch mit weniger Öl gespeist, sodass die vorstehend beschriebene hydraulische Druckkraft, die auf die hydraulisch wirksame Fläche 43 wirkt, abfällt. Folglich wird der Ventilschieber 20 durch die Rückstellkraft das Federelement 21 wieder in die erste axiale Richtung x1 verstellt, sodass der Ventilschieber 20 die zweite Ventiltasche 27 wieder öffnet und Öl wieder über das Volumenstromregelventil 18 zur Blende 44 und zum Torus 9 als auch zur hydraulisch wirksamen Fläche 43 nachströmen kann.
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4 zeigt einen Teil eines Gehäuses 45 des hydraulischen Steuergeräts 4. Das Gehäuse 45 umfasst ein Gehäuseteil, in dem gezeigten Ausführungsbeispiel eine Kanalplatte 46, und ein Zwischenblech 47, welches die obere Seite der Kanalplatte 46 von einem weiteren Gehäuseteil, z.B. von einer Ventilplatte, trennen kann. Die Kanalplatte 46 weist eine Ausnehmung 48 auf, in die gemäß 4 ein Volumenstromregelventil 49 eingesetzt ist.
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Bei der Ausnehmung 48 kann es ich um eine Bohrung handeln. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel handelt es sich bei der Ausnehmung 48 um eine Stufenbohrung. Die Stufenbohrung 48 umfasst eine erste Bohrungsstufe 50 mit einem ersten Bohrungsdurchmesser D1 in einer radialen Richtung r des Volumenstromregelventils 49 und mit einer ersten Bohrungslänge L1 in einer axialen Richtung L des Volumenstromregelventils 49. Weiterhin umfasst die Stufenbohrung 48 eine zweite Bohrungsstufe 51 mit einem zweiten Bohrungsdurchmesser D2 in der radialen Richtung r des Volumenstromregelventils 49 und mit einer zweiten Bohrungslänge L2 in der axialen Richtung L des Volumenstromregelventils 49. Der erste Bohrungsdurchmesser D1 ist größer als der zweite Bohrungsdurchmesser D2. Die erste Bohrungslänge L1 ist länger als die zweite Bohrungslänge L2.
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Das Volumenstromregelventil 49 umfasst eine Ventilbuchse 52 und einen Ventilschieber 53, der innerhalb der Ventilbuchse 52 und innerhalb der zweiten Bohrungsstufe 51 in Längsrichtung L geführt ist. Weiterhin umfasst das Volumenstromregelventil 49 ein Rückstellelement in Form eine Feder 54 und einen Ventildeckel 55. Die Ventilbuchse 52 kann beispielsweise aus Aluminium oder Kunststoff hergestellt sein. Die Ventilbuchse 52 kann beispielsweise ein Drehteil sein. Der Ventildeckel 55 ist fest mit der Ventilbuchse 52 verbunden, in dem gezeigten Ausführungsbeispiel einteilig. Die Ventilbuchse 52 und der Ventildeckel 55 können auch beide aus Kunststoff gefertigt und miteinander verklebt oder durch Reibschweißen miteinander verbunden sein.
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Der Ventilschieber 53 kann innerhalb der Ventilbuchse 52 und innerhalb der zweiten Bohrungsstufe 51 entlang der Längsachse L des Volumenstromregelventils 49 in einander entgegengesetzten axialen Richtungen x1 (erste Richtung) und x2 (zweite Richtung) hin und her verstellt werden. Der Außendurchmesser des Ventilschiebers 53 und der Innendurchmesser der Ventilbuchse 52 bzw. der zweite Bohrungsdurchmesser D2 der zweiten Bohrungsstufe 51 sind diesbezüglich entsprechend aufeinander abgestimmt. Der Ventilschieber 53 kann mittels der Feder 54 in einer durch 4 gezeigten Regelstellung vorgespannt sein, wenn das Volumenstromregelventil 49 in der Kanalplatte 46 montiert ist. Die Feder 54 ist im Bereich einer ersten Stirnseite S1 (oben, wenn das hydraulische Steuergerät 4 in dem Automatikgetriebe 3 nach 1 verbaut ist) des Volumenstromregelventils 49 angeordnet. Die erste Stirnseite S1 ist dem Zwischenblech 47 zugewandt.
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Die Ventilbuchse 52 umfasst einen Ventilbund 56 mit einem Außendurchmesser in der radialen Richtung r des Volumenstromregelventils 49 und mit einer Bundlänge in der axialen Richtung L des Volumenstromregelventils 9. Der Außendurchmesser des Ventilbunds 56 der Ventilbuchse 52 ist passend zu dem ersten Bohrungsdurchmesser D1 der ersten Bohrungsstufe 50 der Kanalplatte 46 ausgeführt (z.B. gleich groß oder geringfügig kleiner). Auf diese Weise kann - wenn sich das Zwischenblech 47 noch nicht auf der Kanalplatte 46 befindet - der erste Ventilbund 56 leicht und passgenau in die erste Bohrungsstufe 50 eingeführt werden. Der Außendurchmesser des Ventilschiebers 53 ist weiterhin ist passend zu dem zweiten Bohrungsdurchmesser D2 der zweiten Bohrungsstufe 51 der Kanalplatte 46 ausgeführt (z.B. gleich groß oder geringfügig kleiner). Auf diese Weise kann - wenn sich das Zwischenblech 47 noch nicht auf der Kanalplatte 46 befindet - der Ventilschieber 53 leicht und passgenau in die zweite Bohrungsstufe 51 eingeführt werden. Die Montage kann beispielsweise wie folgt durchgeführt werden: Zunächst wird der Ventilschieber 53 in die zweite Bohrungsstufe 51 eingesetzt. Die Feder kann dabei bereits miteingesetzt werden oder alternativ in einem darauffolgenden Montageschritt. Anschließend wird die Ventilbuchse 52 über die Feder 54 und den Ventilschieber 53 in die erste Bohrungsstufe 50 geschoben. Weiterhin können auch zunächst der Ventilschieber 53, die Feder 54 und die Ventilbuchse 52 zusammengesetzt und dann als eine Einheit (=Volumenstromregelventil 49) in die Stufenbohrung 48 eingelegt bzw. eingesetzt werden. Anschließend kann das Zwischenblech 47 an die Kanalplatte 46 und das darin eingelegte Volumenstromregelventil 49 montiert werden.
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Durch den Ventilbund 56 verläuft eine radiale Bohrung 59. In dem Ausführungsbeispiel nach 4 handelt es sich bei der Bohrung 59 um eine Durchgangsbohrung. Die radiale Durchgangsbohrung 59 kann als Eingang des Volumenstromregelventils 49 für Hydraulikflüssigkeit, insbesondere Öl, dienen (Im Folgenden wird daher die Bohrung 59 teilweise als Eingang bezeichnet). Der Ventilschieber 53 umfasst ebenfalls eine radiale Durchgangsbohrung 60, die in dem Ausführungsbeispiel nach 2 den gleichen Durchmesser aufweist wie die Durchgangsbohrung 59 in dem Ventilbund 56. In der durch 4 gezeigten Stellung des Ventilschiebers 53 fluchtet die radiale Durchgangsbohrung 60 des Ventilschiebers 53 mit der radialen Durchgangsbohrung 59 des Ventilbunds 56, sodass eine größtmögliche Verbindung zwischen den beiden radialen Durchgangsbohrungen 59, 60 besteht. Die radiale Durchgangsbohrung 60 des Ventilschiebers 53 verbindet in dem Ausführungsbeispiel nach 4 einander gegenüberliegende Abschnitte der Außenfläche des Ventilschiebers 53 miteinander.
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Unter dem Merkmal „verbunden“ bzw. „Verbindung“ 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“ oder „nicht 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.
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Der Ventilschieber 53 umfasst weiterhin eine axiale Durchgangsbohrung 63. Die axiale Durchgangsbohrung 63 verläuft koaxial um die Längsachse L des Ventilschiebers 53. Im Bereich einer zweiten Stirnseite S2 (unten, wenn das hydraulische Steuergerät 4 in dem Automatikgetriebe 3 nach 1 verbaut ist), welche sich auf einer der ersten Stirnseite S1 entgegengesetzten Seite des Volumenstromregelventils 49 befindet, weist die axiale Durchgangsbohrung 63 einen ersten Bohrungsdurchmesser 64 auf. Die axiale Durchgangsbohrung 63 kreuzt die radiale Durchgangsbohrung 60, sodass eine hydraulische Verbindung zwischen der axialen Durchgangsbohrung 61 und der radialen Durchgangsbohrung 60 besteht.
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Nach dem Kreuzen der radialen Durchgangsbohrung 60 bildet die axiale Durchgangsbohrung in ihrem weiteren Verlauf in der ersten axialen Richtung x1 eine Blende 66. Im Bereich der Blende 66 weist die axiale Durchgangsbohrung 63 einen zweiten Durchmesser 57 auf. Der zweite Durchmesser 57 der axialen Durchgangsbohrung 63 ist kleiner als deren erster Durchmesser 64. Hydraulikflüssigkeit, welche über den Eingang 59 in die radiale Durchgangsbohrung 60 fließt, kann die radiale Durchgangsbohrung 60 und die axiale Durchgangsbohrung 63 ausfüllen und in den genannten Hohlräumen 60, 63 einen hydraulischen Druck aufbauen. Die Hydraulikflüssigkeit kann dann durch die Blende 66 fließen. In der Blende 66 wird die Hydraulikflüssigkeit aufgrund des dort reduzierten Durchmessers im Druck reduziert, wobei ein konstanter Volumenstrom aus der Blende 66 austritt.
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In dem Ausführungsbeispiel nach 4 weist das Zwischenblech 47 eine erste Durchgangsbohrung 67 auf. Die Kanalplatte 46 umfasst einen Zufuhrkanal 28 für Hydraulikflüssigkeit zu dem Eingang 59 des Volumenstromregelventils 49. Im montierten Zustand ist die erste Durchgangsbohrung 67 des Zwischenblechs 47 mit dem Zufuhrkanal 68 der Kanalplatte 46 verbunden, und der Zufuhrkanal 68 der Kanalplatte 46 ist mit dem Eingang 59 des Volumenstromregelventils 49 verbunden. Über diese Leitungsabschnitte 67 und 68 kann dem Eingang 59 des Volumenstromregelventils 49 Hydraulikflüssigkeit zugeführt werden. Der ersten Durchgangsbohrung 67 kann beispielsweise Hydraulikflüssigkeit aus dem Ausgang des Wandlerkupplungsventils 12 (2) oder direkt aus dem primären Systemdruckkreis 11 oder direkt aus dem sekundären Systemdruckkreis zugeführt werden. Der Zufuhrkanal 68 verläuft in dem Ausführungsbeispiel nach 4 parallel zu der Längsachse L des Volumenstromregelventils 49. An seinem axialen Ende in der zweiten axialen Richtung x2 ist der Zufuhrkanal 68 in radialer Richtung r mit dem Eingang 59 verbunden, der seitlich an dem Volumenstromregelventil 9 angeordnet ist.
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Der Ventildeckel 55 ist auf der ersten Stirnseite S1 des Volumenstromregelventils 49 angeordnet. Der Ventildeckel 55 weist eine Öffnung 71 auf, die als Ausgang für Hydraulikflüssigkeit dient. Das Zwischenblech 47 weist eine zweite Durchgangsbohrung 72 auf. Im montierten Zustand ist die Öffnung 71 des Ventildeckels 55 des Volumenstromregelventils 49 mit der zweiten Durchgangsbohrung 72 des Zwischenblechs 47 verbunden. Hydraulikflüssigkeit, die dem Eingang 59 des Volumenstromregelventils 49 über die erste Durchgangsbohrung 67 und den Zufuhrkanal 68 zugeführt wird, kann innerhalb des Volumenstromregelventils 49 mittels der Blende 66 im Druck reduziert werden, sodass ein konstanter Volumenstrom der Hydraulikflüssigkeit das Volumenstromregelventil 49 über den Ausgang 71 verlässt und über die zweite Durchgangsbohrung 72 des Zwischenblechs 47 abgeführt wird und dem Torus 9 zugeführt werden kann. Auf der gegenüberliegenden zweiten Stirnseite S2 des Volumenstromregelventils 49 wird die axiale Durchgangsbohrung 63 durch die Kanalplatte 46 verschlossen, wenn das Volumenstromregelventil 49 in die Stufenbohrung 48 eingesetzt ist (4). Diesbezüglich ist die zweite Bohrungsstufe 11 als Sacklochbohrung ausgeführt. Somit verlässt auf der zweiten Stirnseite S2 keine Hydraulikflüssigkeit das Volumenstromregelventil 49.
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Wenn sich der Ventilschieber 53 in der durch 4 gezeigten Regelstellung befindet, kann Hydraulikflüssigkeit über den Eingang 59 in die radiale Durchgangsbohrung 60 gelangen. Die Hydraulikflüssigkeit kann die gesamte radiale Durchgangsbohrung 60 und die gesamte axiale Durchgangsbohrung 63 ausfüllen, sodass sich ein Druck vor der Blende 66 aufbaut. Anschließend wird die Hydraulikflüssigkeit in der Blende 66 aufgrund des dort reduzierten Durchmessers 57 im Druck reduziert, sodass ein konstanter Volumenstrom aus der Blende 66 in Richtung der ersten Stirnseite S1 austritt.
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Der konstante Volumenstrom Hydraulikflüssigkeit fließt aus der Blende 66 kommend in der ersten axialen Richtung x1 in eine Ausnehmung 58 des Ventilschiebers 53. Diese Ausnehmung 58 verbindet den Ventilschieber 53 in axialer Richtung L mit einem Innenraum 61 der Ventilbuchse 52. Die Ausnehmung 58 kann beispielsweise als axiale Bohrung ausgeführt sein. Der Innenraum 61 der Ventilbuchse 52 wiederum ist mit der Öffnung 71 des Ventildeckels 55 und mit der zweiten Durchgangsbohrung 72 des Zwischenblechs 47 verbunden. Somit kann der konstante Volumenstrom Hydraulikflüssigkeit aus der Blende 66 kommend über die Ausnehmung 58, den Innenraum 61, die Öffnung 71 im Ventildeckel 55 und über die zweite Durchgangsbohrung 72 im Zwischenblech 47 aus dem Volumenstromregelventil 49 abgeführt werden und stromabwärts dem Torus 9 zugeführt werden.
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Die Feder 54 ist in der Ausnehmung 58 aufgenommen, die eine Druckfläche 62 bildet. Ein erstes Ende der Feder 54 liegt an einer Druckfläche 65 des Ventildeckels 55 an. Das andere Ende der Feder 54 liegt an der Druckfläche 62 des Ventilschiebers 53 an. Die Druckfläche 62 des Ventilschiebers 53 verläuft senkrecht zur Längsrichtung L und erstreckt sich in der radialen Richtung r. Die Feder 54 ist vorgespannt. Die Feder 54 übt eine Rückstellkraft auf die Druckfläche 62 des Ventilschiebers 53 und auf die Druckfläche 65 des Ventildeckels 55 aus. Die Rückstellkraft wirkt in der axialen zweiten Richtung x2 auf den Ventilschieber 53, sodass der Ventilschieber 53 dazu tendiert, sich in die durch 4 dargestellte Regelstellung (Endanschlagstellung) zu bewegen.
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Eine Verstellkraft, die in der ersten axialen Richtung x1 auf den Ventilschieber 53 wirkt, kann durch Hydraulikflüssigkeit hervorgerufen werden, die dem Volumenstromregelventil 49 wie vorstehend beschrieben über dessen Eingang 59 zugeführt wird. Der Ventilschieber 53 bildet im Bereich der zweiten Stirnseite S2 radial innen eine hydraulisch wirksame Ringfläche 69 und radial weiter außen eine Anschlagfläche 70.
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Die Anschlagfläche 70 ist in dem gezeigten Ausführungsbeispiel ebenfalls ringförmig. Die Ringfläche 69 und die Anschlagfläche 70 des Ventilschiebers 53 verlaufen senkrecht zur Längsrichtung L und erstrecken sich in der radialen Richtung r. Die Anschlagfläche 70 ist in der axialen zweiten Richtung x2 mit Abstand zu der Ringfläche 69 angeordnet und bildet einen stirnseitigen Abschluss des Ventilschiebers 53. Die Kanalplatte 46 bildet gemäß 4 im Bereich der zweiten Stirnseite S2 des Volumenstromregelventils 49 einen Anschlag 74 für die Anschlagfläche 70 des Ventilschiebers 53 in der axialen zweiten Richtung x2. Die Feder 54 drückt den Ventilschieber 53 mit seiner Anschlagfläche 70 gegen den Anschlag 74 der Kanalplatte 46. Der Anschlag 74 ist derart positioniert, dass dabei stets ein Ringspalt 75 zwischen der Ringfläche 69 des Ventilschiebers 53 und einer gegenüberliegenden Gegendruckfläche der Kanalplatte 46 realisiert wird. Dadurch kann die Hydraulikflüssigkeit stets auf die komplette Ringfläche 69 wirken.
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Hydraulikflüssigkeit kann über den Eingang 59, über die radiale Durchgangsbohrung 60, über die axiale Durchgangsbohrung 63 und über eine durch die Kanalplatte 46 gebildete Passage 76 zu der Ringfläche 69 strömen und einen Druck auf die Ringfläche 69 ausüben. Eine diesem Druck entsprechende Verstellkraft wirkt in der axialen ersten Richtung x1 der Rückstellkraft der Feder 54 entgegen. Steigt die Verstellkraft, so tendiert der Ventilschieber 53 dazu, sich entgegen der Rückstellkraft der Feder 54 in die axiale erste Richtung x1 zu bewegen. Wenn der Druck der Hydraulikflüssigkeit an der Ringfläche 69 einen Grenzwert überschreitet, dann verschließt der Ventilschieber 53 den Eingang 59, sodass keine Hydraulikflüssigkeit mehr in das Innere des Volumenstromregelventils 49 gelangt. Im Folgenden wird die Verstellkraft wieder abfallen, sodass der Ventilschieber 53 durch die Rückstellkraft der Feder 54 wieder in die axiale Richtung x2 bewegt wird, der Ventilschieber 53 den Eingang 59 wieder freigibt und sich erneut ein Druck bzw. eine Verstellkraft an der Ringfläche 69 aufbauen kann.
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Die Feder 54 stützt sich in axialer Richtung L auf der einen Seite an dem Ventilschieber 53 ab und andererseits an dem Ventildeckel 55. Die Feder 54 ist vorgespannt und übt die vorstehend beschriebene Rückstellkraft auf den Ventilschieber 53 aus, wodurch der Ventilschieber 53 in die durch 4 gezeigte Stellung gegen den Anschlag 74 gedrückt wird. Durch ihre Vorspannung drückt die Feder 54 weiterhin den Ventildeckel 55, der fest mit der Ventilbuchse 52 verbunden ist, gegen das Zwischenblech 47. Auf diese Weise wird der Ventildeckel 55 durch die Feder 54 gegenüber dem Zwischenblech 47 abgedichtet, wenn das Volumenstromregelventil 49 in die Kanalplatte 46 eingesetzt und in Längsrichtung L durch das Zwischenblech 47 verschlossen ist.
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Wenn die Hydraulikflüssigkeit die vorstehend beschriebene Verstellkraft auf die Ringfläche 69 des Ventilschiebers 53 ausübt, dann kann sich der Ventilschieber 53 entgegen der Rückstellkraft der Feder 54 von dem Anschlag 74 der Kanalplatte 46 abheben. Auf diese Weise wird der Ventildeckel 55 im Betrieb durch die unter Druck stehende Hydraulikflüssigkeit gegenüber dem Zwischenblech 47 abgedichtet, wenn das Volumenstromregelventil 49 in die Kanalplatte 46 eingesetzt und in Längsrichtung L durch das Zwischenblech 47 verschlossen ist.
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5 zeigt ein weiteres Volumenstromregelventil 49, das als Einlegeteil in der Kanalplatte 46 des hydraulischen Steuergeräts 4 eingelegt und dort durch das Zwischenblech 47 gehalten wird. Das Volumenstromregelventil 49 ist im Gegensatz zu dem Ausführungsbeispiel nach 4 um 180° gedreht in die Ausnehmung 48 der Kanalplatte 46 eingelegt. Die Feder 48 stützt sich dabei im Bereich der zweiten Stirnseite S2 (unten) an der Kanalplatte 46 ab und drückt im Bereich der ersten Stirnseite S1 (oben) den Ventilschieber 53 gemäß 5 gegen den geschlossenen Boden der Ventilbuchse 52, die dadurch gegen das Zwischenblech 47 gedrückt wird. Öl kann - insbesondere von dem Ausgang des Wandlerkupplungsventils 12, direkt von dem primären Systemdruckkreis 11 oder direkt von dem sekundären Systemdruckkreis kommend - durch die Öffnung 67 in dem Zwischenblech 47 in den Zufuhrkanal 68 fließen und dem Eingang 59 des Volumenstromregelventils 49 zugeführt werden. Innerhalb des Volumenstromregelventils 49 kann das Öl über die Blende 66 fließen und dort im Druck gesenkt werden, sodass ein konstanter Volumenstrom Öl aus dem Volumenstromregelventil 49 nach unten austreten kann, und zwar auf der dem Zwischenblech 47 abgewandten Stirnseite S2 des Volumenstromregelventils 49. Öl, das aus dem Volumenstromregelventil 48 über dessen Ausgang 71 austritt, der sich im Bereich der unteren zweiten Stirnseite S2 befindet, kann über einen Abfuhrkanal 77, der durch die Kanalplatte 46 gebildet wird, dem Torus 9 zugeleitet werden.
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Das Volumenstromregelventil nach 6 ist wiederum so eingebaut wie das Ausführungsbeispiel nach 4. Die Abfuhr von Öl kann wie in dem Ausführungsbeispiel nach 4 über eine Durchgangsbohrung 72 des Zwischenblechs 47 nach oben erfolgen. Die Zufuhr von Öl erfolgt nicht wie in dem Ausführungsbeispiel nach 4 über das Zwischenblech 47. Stattdessen erfolgt die Zufuhr von „unten“, d.h. der Zufuhrkanal 68 nähert sich von der zweiten Stirnseite S2 dem Volumenstromregelventil 49 und versorgt das Volumenstromregelventil 49, wie durch 4 gezeigt, von der Seite. Dies schafft einen weiteren Freiheitsgrad.
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Bezugszeichenliste
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- L
- axiale Richtung Volumenstromregelventil
- pvs
- Vorsteuerdruck für Wandlerkupplungsventil
- S1
- erste Stirnseite Volumenstromregelventil
- S2
- zweite Stirnseite Volumenstromregelventil
- x1
- erste axiale Richtung
- x2
- zweite axiale Richtung
- r
- radiale Richtung Volumenstromregelventil
- T
- Tank
- 1
- Kraftfahrzeug
- 2
- Motor
- 3
- Automatikgetriebe
- 4
- Hydraulisches Steuergerät
- 5
- Hydrodynamischer Drehmomentwandler
- 6
- Pumpenrad
- 7
- Turbinenrad
- 8
- Leitrad
- 9
- Torus
- 10
- Wandler-Überbrückungs-Kupplung
- 11
- primärer Systemdruckkreis
- 12
- Wandlerkupplungsventil
- 13
- Ölleitung zur Wandler-Überbrückungs-Kupplung
- 14
- Blende
- 15
- Ölleitung „zum Torus“
- 16
- Fuß-Punkt-Ventil
- 17
- Ölleitung „vom Torus“
- 18
- Volumenstromregelventil
- 19
- Ventilgehäuse
- 20
- Ventilschieber
- 21
- Federelement
- 22
- erster Ventilbund
- 23
- erste Ventiltasche
- 24
- axiale Bohrung Ventilgehäuse
- 25
- erster Anschluss (Eingang)
- 26
- zweiter Ventilbund
- 27
- zweite Ventiltasche
- 28
- zweiter Anschluss (Eingang)
- 29
- dritter Ventilbund
- 30
- dritte Ventiltasche
- 31
- dritter Anschluss (Ausgang)
- 32
- vierter Ventilbund
- 33
- vierte Ventiltasche
- 34
- fünfter Anschluss (Ausgang)
- 35
- Kolbenstange
- 36
- erster Kolben
- 37
- zweiter Kolben
- 38
- Innenraum
- 39
- Druckfläche
- 40
- Steuerkante
- 41
- vierter Anschluss
- 42
- Verbindungsleitung
- 43
- hydraulisch wirksame Stirnfläche
- 44
- Blende
- 45
- Gehäuse
- 46
- Kanalplatte
- 47
- Zwischenblech
- 48
- Stufenbohrung
- 49
- Volumenstromregelventil
- 50
- erste Bohrungsstufe
- 51
- zweite Bohrungsstufe
- 52
- Ventilbuchse
- 53
- Ventilschieber
- 54
- Feder
- 55
- Ventildeckel
- 56
- erster Ventilbund
- 57
- Durchmesser Blende
- 58
- Ausnehmung
- 59
- radiale Durchgangsbohrung/Eingang Ventilbuchse
- 60
- radiale Durchgangsbohrung Ventilschieber
- 61
- Innenraum Ventilbuchse
- 62
- Druckfläche Ventilschieber
- 63
- axiale Durchgangsbohrung Ventilschieber
- 64
- größerer Bohrungsdurchmesser axiale Durchgangsbohrung
- 65
- Druckfläche Ventildeckel
- 66
- Blende
- 67
- erste Durchgangsbohrung Zwischenblech
- 68
- Zufuhrkanal
- 69
- Ringfläche
- 70
- Anschlagfläche
- 71
- Öffnung Ventildeckel
- 72
- zweite Durchgangsbohrung Zwischenblech
- 73
- äußere Stufe radiale Durchgangsbohrung
- 74
- Anschlag
- 75
- Ringspalt
- 76
- Passage
- 77
- Abfuhrkanal