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Die vorliegende Erfindung betrifft
ein elektrisch gesteuertes Druckregelventil, insbesondere für die Automatgetriebe
von Kraftfahrzeugen, mit einem Ventilgehäuse mit Zu- und Ablauföffnungen,
mit einem Steuerelement und mit einem Magneten, der einen Magnetkern,
eine Ankerstange und eine Magnetspule aufweist.
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Derartige Ventile sind aus dem Stand
der Technik vielfach bekannt; sie werden beispielsweise als Vorsteuerventile
zum Ansteuern von Kupplungen in automatischen Kraftfahrzeuggetrieben
verwendet. In derartigen Getrieben beträgt der hydraulische Hauptdruck
ca. 10 bar oder mehr. Dieser Hauptdruck wird üblicherweise durch ein Druckreduzierventil
auf einen Vorsteuerdruck von ca. 5 bar reduziert, mit welchem das
Druckregelventil, das z.B. als Proportionalventil ausgebildet ist,
beaufschlagt wird. Um nach dem Einkuppeln einer Kupplung diese auch
geschlossen zu halten, wird gewöhnlich
ein Sicherheitsüberdruck,
welcher in etwa dem Systemdruck entspricht, an den Kupplungszylinder
gelegt und durch zusätzliche
Halteventile aufrecht erhalten. Damit werden drei Ventile, nämlich ein
Proportionaldruckregelventil, ein Druckreduzierventil und ein Druckhalteventil
für den
Betrieb einer Kupplung in einem Automatgetriebe benötigt.
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Es sind auch bereits Druckregelventile
vorgeschlagen worden, welche alle oben genannten Funktionen erfüllen und
dabei einen einfachen Aufbau aufweisen. Ein Proportionaldruckregelventil,
das als Vorsteuerventil dient, und mit einer Druckreduzier- und
einer Druckhaltefunktion versehen ist, ist in der
DE A 199 04 901 beschrieben.
Bei diesem bekannten Druckregelventil ist ein Proportionalmagnet vorgesehen,
der in seinem Arbeitsbereich eine nahezu konstante Magnetkraft aufweist.
Das Druckregelventil weist ein Ventilgehäuse auf, ein Steuerelement zum Öffnen und
Schließen
von Ventilsitz und/oder Drosselspalt und eine Ankerstange zur Verbindung des
Steuerelements mit einem proportionalen Magneten, der einen Magnetkern,
einen Magnetanker und eine Magnetspule aufweist, wobei der Magnetanker
in Richtung der Ankerachse zwischen zwei Endpositionen hin- und
herbewegbar ist.
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Die Hydraulikpumpe eines Getriebes
erzeugt üblicherweise
starke Pulsationen, die auf alle beweglichen Bauteile im Getriebe übertragen
werden. Diesen hydraulischen Pulsationen sind auch elektromagnetische
Druckregelventile ausgesetzt, deren Anker damit in Schwingungen
versetzt wird. Dies wirkt sich insbesondere dahingehend störend aus,
dass ein durch die Schwingungen erzeugter Druck auf die Kupplungen übertragen
werden kann und bei diesen einen ruckartigen Betrieb verursacht.
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Aus diesem Grunde sind oftmals elektromagnetische
Druckregler mit Dämpfungskammern
versehen, welche die axiale Bewegung eines Ankers dämpfen, der
von einer Magnetspule und einem Kern umgeben ist, die bei Stromzuführung ein
Magnetfeld erzeugt, welches die Kraft zur Bewegung des Ankers aufbringt.
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Es wurde bei einigen bekannten elektromagnetischen
Druckregelventilen festgestellt, dass eine Drucksäule von
zuströmendem Öl Kraft
auf einen mit dem Anker fest oder lose verbundenen Stößel ausübt, wobei
der Anker mit der Kraft aus dem elektromagnetischen Feld der Druckkraft
der Öldrucksäule entgegenwirkt.
Um die durch den Öldruck
auf den Stößel ausgeübte Kraft
auszugleichen, befindet sich in der Regel an dem Ende des Ankers,
welches dem Stößel entgegen
gesetzt liegt, eine ölbefüllte Dämpfungskammer
mit einer Justiereinrichtung. Da anderseits bei Aufbringung eines
Magnetfeldes relativ hohe Kräfte
auf den Anker entgegen der Öldrucksäule ausgeübt werden,
ist der Anker bei diesen bekannten Druckregelventilen üblicherweise
in einem mit Öl befüllten Ankerraum
gelagert, der sich zwischen zwei radialen Lagerungen des Ankers
befindet. Bei einer Axialbewegung verrichtet der Anker Hubarbeit
und verdrängt
die im Ankerraum befindliche Ölmenge. Das Öl entweicht
innerhalb des Ankerraumes entlang eines Spaltes am Umfang des Ankers,
und der Anker übt
damit eine Art Pumpwirkung auf das im Ankerraum befindliche Öl aus. Entlang
dem Anker, der üblicherweise
mit einer öldurchlässigen Radialführung gelagert
ist, ist ein ständiger
Austausch der Ölmenge im
Ankerraum mit dem Getriebeöl
möglich.
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Um die auch bei einem derartigen
Druckregelventil noch auftretenden pulsationsbedingten Schwingungen
zu vermeiden, die vom Anker anderen beweglichen Teilen im Getriebe
weitergegeben werden können,
wurde in der
DE A 196
06 318 ein Druckregler für elektrohydraulische Getriebesteuerungen
vorgeschlagen, der als Sitzdruckregler mit einer Magnetspule und
einem Kern ausgestaltet ist, welche einen durch die Kraft eines
Magneten in einem Ankerraum axial verschiebbaren Anker umgibt. Der
Anker ist mit einer vorderen und einer hinteren Lagerung gelagert.
Des Weiteren weist der Druckregler einen Stößel auf, der an einem Ende
mit einer Stirnseite des Ankers im Bereich von dessen vorderem Lager
verbunden ist oder lose an diesen angrenzt und an seinem anderen
Ende in einem Schließteil
für eine Öldurchflussbohrung
gelagert ist, sowie durch eine Stößelführung geführt ist. Der Ankerraum wird
durch den Anker in zwei Dämpfungsvolumina
unterteilt. Zwischen einer Justiereinrichtung und der hinteren Lagerung
des Ankers ist auf seiner, dem Stößel abgewandten Seite, eine ölbefüllte Dämpfungskammer
ausgebildet. Das Schließteil weist
einen größeren Durchmesser
als der Stößel auf und
zwischen der vordern Lagerung des Ankers und der Stößelführung ist
ein mit Öl
befüllter
Dämpfungsraum
ausgebildet, der über
eine Entlastungsbohrung mit dem Ankerraum verbunden ist.
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Weitere bekannte Dämpfungsmaßnahmen sind
eine gute Befüllung
des Drucksteuerventils, d.h., die Vermeidung von Lufteinflüssen, eine
Strömungsoptimierung
im hydraulischen Kreis, sowie eine Minimierung des Nebenluftspaltes
am Anker bzw. Magnetkreis und eine hydraulische Dämpfung des
Magnetkreises.
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Die elektrischen Drucksteuerventile
haben zwei einander entgegengesetzte Aufgaben zu erfüllen, nämlich zum
einen mit einer hohen Schnelligkeit auf Stromänderungen zu reagieren (Sprungantwortzeiten)
und zum anderen auf Störgrößen, wie
die elektrische oder hydraulische Störgrößen, möglichst nicht zu reagieren.
Dies bedeutet mit anderen Worten, dass das Ventil im Hinblick auf
die Erzielung von kurzen Sprungantwortzeiten möglichst unbedämpft sein
soll, im Hinblick auf eine Störgrößenbeaufschlagung
jedoch gut bedämpft
sein soll, sodass die Störung
ohne Einfluss auf die Stellgröße, d. h.
den hydraulische Druck, ist.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung
ist es, ein elektrisches Drucksteuerventil vorzuschlagen, das zum
einen auf Stromänderungen
schnell reagiert und bei einer Störgrößenbeaufschlagung die Störung ohne
Einfluss auf die Stellgröße verarbeitet.
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Ausgehend von einem elektrischen
Drucksteuerventil der Eingangs näher
genannten Art erfolgt die Lösung
dieser Aufgabe mit den im gekennzeichneten Teil des Patentanspruchs
angegebenen Merkmalen.
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Die erfindungsgemäße Ausgestaltung des elektrischen
Drucksteuerventils sieht also vor, dass die Dämpfung nicht nur über den
Außendurchmesser des
Ankers und die Lager des Ankers realisiert wird, sondern dass die
Ankerstange mit einer mittig angeordneten Längsbohrung versehen ist, in
die ein zusätzliches
Bauteil, insbesondere ein Stift mit Spiel, eintaucht. Dadurch können die
wirksamen Längen der Ölreibungsfläche variabel
gestaltet und um mehrere Faktoren vergrößert werden. Dieser eingetauchte
Stift ist vorteilhafterweise am Verschlussstopfen befestigt, der
bei allen bekannten Drucksteuerventilen vorhanden ist, und zwar
in Form einer Einstellschraube oder eines Einstellkörpers. Durch
einfache Verlängerung
des Einstellkörpers
kann die Gegenfläche
in der Bohrung realisiert werden.
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Durch das Eintauchen dieses in seinen
Abmessungen ungefähr
an die Längsbohrung
angepassten Stiftes, der jedoch mit einem geringen Spiel in die
Längsbohrung
eintaucht, ergibt sich eine zusätzliche
Bedämpfung
aufgrund von Ölreibung,
die bei einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel
noch durch zusätzliche
Querbohrungen im Stift vergrößert werden
kann und zu einer geknickten Kennlinie führt.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand
der Zeichnung näher
erläutert,
in der ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel
eines elektrisch gesteuerten Druckregelventils dargestellt ist.
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Da Druckregelventile der beschriebenen
Art dem Fachmann gut bekannt sind, sind in der Zeichnung nur die
für das
Verständnis
der Erfindung wesentlichen Bauteile mit Bezugszeichen versehen und werden
nachstehend erläutert.
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In der einzigen Figur ist ein Axialschnitt
durch ein elektrisch gesteuertes Druckregelventil bekannter Bauart
dargestellt, wobei mit 1 ein Steuerelement, mit 2 das
Ventilgehäuse,
mit 3 der Magnet, mit 4 die Magnetspule, mit 5 die
Ankerstange, mit 6 die Ankerachse, mit 9 ein Einstellkörper, mit 10 ein
Verschlussstopfen und mit 11 eine Druckfeder bezeichnet
sind.
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Erfindungsgemäß ist nun vorgesehen, dass in
der Ankerstange 5 eine mittig angeordnete Längsbohrung 7 vorgesehen
ist, in die mit Spiel ein Bauteil 8 in Form eines Stiftes
eintaucht. Dieser in die Bohrung 7 eingetauchte Stift 8 verändert die
wirksamen Längen
der Ölreibungsfläche, die
durch Veränderung des
Durchmessers und der Länge
der Bohrung 7 und des Stiftes 8 variabel gestaltet
werden können,
sodass die Ölreibungsfläche um mehrere
Faktoren vergrößert werden
kann.
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Der in jedem Drucksteuerventil vorhandene Verschlussstopfen 10 kann
die Form einer Einstellschraube oder eines Einstellkörpers aufweisen,
wobei bei Verlängerung
des Einstellkörpers
die Gegenfläche
in der Bohrung 7 realisiert werden kann.
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- 1
- Steuerelement
- 2
- Ventilgehäuse
- 3
- Magnet
- 4
- Magnetspule
- 5
- Ankerstange
- 6
- Ankerachse
- 7
- Längsbohrung
- 8
- Stift
- 9
- Einstellkörper
- 10
- Verschlussstopfen
- 11
- Druckfeder