DE10309324B4 - Pressure control unit - Google Patents
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Abstract
Es wird ein Druckregelaggregat, insbesondere für ein Automatgetriebe eines Kraftfahrzeuges, vorgeschlagen, mit einer Vorstufe (12), die mit einer insbesondere elektromagnetischen Aktuatoreinheit (20) zur Betätigung eines einen Fluidstrom zwischen einem Vorstufenzulauf (38) und einem Vorstufenrücklauf (34) steuernden Ventilglieds (26) versehen ist und zur Steuerung einer mit der Vorstufe (12) verbundenen Hauptstufe (14) dient, die einen Zulaufanschluß (46), einen Arbeitsanschluß (48) sowie einen s an dem Arbeitsanschluß (48) wirkenden Arbeitsdrucks dient und der mittels der Vorstufe (12) betätigbar ist. Der Arbeitsdruck der Hauptstufe (14) gibt den an dem Vorstufenzulauf (38) wirkenden Zulaufdruck der Vorstufe (12) vor. Des weiteren fallt der Vorstufenzulauf (38) der Vorstufe (12) mit einem Steuerkanal (38) der Vorstufe (12) zusammen, der zur Betätigung des Ventilschiebers (44) dient.A pressure control unit, in particular for an automatic transmission of a motor vehicle, is proposed, having a preliminary electromagnetic actuator unit (20) for actuating a valve member controlling a fluid flow between a pre-stage inlet (38) and a pre-stage return (34). 26) and for controlling a precursor (12) connected to the main stage (14), which serves an inlet port (46), a working port (48) and a s at the working port (48) working pressure and by means of the precursor (12) is operable. The working pressure of the main stage (14) predetermines the inlet pressure of the precursor (12) acting on the pre-stage inlet (38). Furthermore, the pre-stage inlet (38) of the precursor (12) coincides with a control channel (38) of the precursor (12) which serves to actuate the valve spool (44).
Description
Stand der TechnikState of the art
Die Erfindung geht von einem Druckregelaggregat, insbesondere von einem Druckregelaggregat für ein Automatgetriebe eines Kraftfahrzeuges, gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 näher definierten Art aus.The invention is based on a pressure control unit, in particular of a pressure control unit for an automatic transmission of a motor vehicle, according to the closer defined in the preamble of claim 1. Art.
Ein derartiges Druckaggregat ist aus der Praxis allgemein bekannt und dient beispielsweise bei einem Automatgetriebe eines Kraftfahrzeuges zur Einstellung eines auf ein Stellglied wirkenden Fluiddrucks. Beispielsweise kann über die Einstellung des Fluiddrucks ein Schaltelement zur Durchführung eines Schaltvorgangs betätigt werden.Such a pressure unit is well known in practice and is used for example in an automatic transmission of a motor vehicle for adjusting a force acting on an actuator fluid pressure. For example, can be actuated by the adjustment of the fluid pressure, a switching element for performing a switching operation.
Aus der Praxis ist ein Druckregelaggregat der einleitend genannten Art als sogenannter Zweistufen(two-stage)-Druckregler bekannt, welcher in einer Baugruppe zusammengefaßt eine Vorstufe und eine Hauptstufe, die mittels der Vorstufe steuerbar ist, aufweist. Die Vorstufe kann als Sitzdruckregler ausgebildet sein und einen Vorstufenzulauf, einen Vorstufenrücklauf sowie einen Steuerkanal bzw. -anschluß, über den ein Steuerdruck fur die Hauptstufe bereitgestellt wird, umfassen. Der Steuerdruck der Vorstufe wirkt in der Hauptstufe auf einen Ventilschieber, mittels dem ein Fluidstrom zwischen einem Zulaufanschluß und einem Arbeitsanschluß der Hauptstufe steuerbar ist. Ferner umfassen die Hauptstufe und die Vorstufe jeweils einen Rücklaufanschluß, der zu einem Vorratstank für das Fluid bzw. das Druckmittel fuhrt.From practice, a pressure control unit of the aforementioned type is known as a so-called two-stage pressure regulator, which summarized in a module comprises a precursor and a main stage, which is controllable by means of the precursor comprises. The pre-stage may be designed as a seat pressure regulator and comprise a pre-stage inlet, a pre-stage return and a control channel or connection, via which a control pressure for the main stage is provided. The control pressure of the precursor acts in the main stage on a valve spool, by means of which a fluid flow between an inlet port and a working port of the main stage is controllable. Further, the main stage and the precursor each comprise a return port, which leads to a storage tank for the fluid or the pressure medium.
Die Vorstufe umfaßt eine elektromagnetische Aktuatoreinheit, die zur Betätigung eines Ventilglieds dient, das einen Fluidstrom zwischen dem Vorstufenzulauf und dem Vorstufenrücklauf und so den von der Vorstufe bereitgestellten Steuerdruck regelt, wobei die Ansteuerung der elektromagnetischen Aktuatoreinheit mittels eines Steuergeräts erfolgt, das mit der Vorstufe verbunden ist. Der von der Vorstufe bereitgestellte Druck wird mittels der Hauptstufe derart verstärkt, daß am Arbeitsanschluß der Hauptstufe der zur Betätigung des Stellglieds gewünschte Arbeitsdruck herrscht.The pre-stage comprises an electromagnetic actuator unit for actuating a valve member which controls fluid flow between the pre-stage inlet and the pre-stage return and thus the pilot pressure provided by the pre-stage, the actuation of the electromagnetic actuator unit being by means of a controller connected to the pre-stage , The pressure provided by the preliminary stage is intensified by means of the main stage such that the working pressure prevailing at the working connection of the main stage is the desired working pressure for actuating the actuator.
Ferner ist es bekannt, einen Zweistufen-Druckregler derart auszuführen, daß die Vorstufe mit dem gleichen Zulaufdruck beaufschlagt wird wie die Hauptstufe, wobei hier zwei Varianten unterschieden werden können. Zum einen kann die Hauptstufe nur zur Durchflußverstärkung eingesetzt werden, so daß keine Druckverstärkung erfolgt. In diesem Fall kann die elektromagnetische Betätigungseinheit der Vorstufe klein ausgeführt sein, da nur Drücke verarbeitet werden müssen, die maximal 10 bar betragen.Further, it is known to perform a two-stage pressure regulator such that the precursor is subjected to the same inlet pressure as the main stage, in which case two variants can be distinguished. First, the main stage can only be used for flow amplification, so that no pressure boosting takes place. In this case, the electromagnetic actuator of the precursor can be made small, since only pressures must be processed, which are a maximum of 10 bar.
Bei der anderen Variante kann die Hauptstufe auch zur Druckverstärkung eingesetzt werden, so daß an dessen Arbeitsanschluß ein Druck von maximal etwa 20 bar anliegt. In diesem Fall kann die Vorstufe nicht den maximalen Zulaufdruck, der ebenfalls bei 20 bar liegt, gegenhalten, was zu hohen Leckageraten im Bereich der Vorstufe führt. Die Lekkagerate stellt bei einer Getriebesteuerung einen Leistungsverlust für das System dar und wirkt sich insbesondere nachteilig aus, wenn an einer Kupplung nur ein geringer Druck benötigt wird.In the other variant, the main stage can also be used for pressure amplification, so that at the working connection a pressure of at most about 20 bar is applied. In this case, the precursor can not withstand the maximum inlet pressure, which is also at 20 bar, resulting in high leakage rates in the precursor area. The Lekkagerate represents a power loss for the system in a transmission control and has a particularly disadvantageous if only a small pressure is required on a clutch.
Des weiteren ist es bekannt, die Vorstufe des Druckregelaggregats mit einem Zulaufdruck zu versorgen, der gegenüber dem Zulaufdruck der Hauptstufe reduziert ist. In diesem Fall kann eine Druckverstärkung im Zweistufen-Druckregler ohne hohe hydraulische Verluste realisiert werden. Jedoch besteht hier der Nachteil, daß eine separate Zulaufdruckversorgung für die Vorstufe eingesetzt werden muß.Furthermore, it is known to supply the precursor of the pressure regulating unit with an inlet pressure, which is reduced compared to the inlet pressure of the main stage. In this case, a pressure boost in the two-stage pressure regulator can be realized without high hydraulic losses. However, there is the disadvantage here that a separate supply pressure supply for the precursor must be used.
Aus der
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein kostengünstiges, schwingstabiles und kompaktes Druckregelaggregat zu schaffen, das einen Arbeitsdruck von beispielsweise bis zu etwa 25 bar liefern kann.The invention is an object of the invention to provide a cost-effective, vibration-stable and compact pressure control unit, which can provide a working pressure of, for example, up to about 25 bar.
Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention
Bei dem erfindungsgemäßen Druckregelaggregat, welches insbesondere für ein Automatgetriebe eines Kraftfahrzeuges vorgesehen ist, gibt der Arbeitsdruck der Hauptstufe den an dem Vorstufenzulauf wirkenden Zulaufdruck der Vorstufe vor. Dabei wirkt der Arbeitsdruck der Hauptstufe über einen Kanal des Ventilschiebers auf den Vorstufenzulauf. Der Vorstufenzulauf der Vorstufe fällt mit einem Steuerkanal der Vorstufe zusammen, der zur Betätigung des Ventilschiebers dient. Das Druckregelaggregat hat den Vorteil, daß sich der Zulaufdruck der Vorstufe in Abhängigkeit von der Stellung des Ventilglieds der Vorstufe automatisch auf ein erforderliches Druckniveau einstellt. Somit kann eine separate Regelung für den Zulaufdruck der Vorstufe, welcher stets abhängig von dem am Arbeitsanschluß der Hauptstufe herrschenden Druckniveau ist und deren Steuerdruck entspricht, entfallen. Außerdem ist vorteilhaft, dass ein ohnehin bei der Hauptstufe vorhandenes Bauelement einfach mit einem Kanal vorsehen ist, so daß der Arbeitsdruck am Arbeitsanschluß der Hauptstufe abgegriffen und in einfacher Weise und über den Kanal dem Vorstufenzulauf zugeführt wird.In the pressure control unit according to the invention, which is provided in particular for an automatic transmission of a motor vehicle, the working pressure of the main stage predetermines the inlet pressure of the precursor acting on the pre-stage inlet. In this case, the working pressure of the main stage acts via a channel of the valve spool on the Vorstufenzulauf. The pre-stage supply to the pre-stage coincides with a pilot channel of the pre-stage, which serves to actuate the valve spool. The pressure control unit has the advantage that the inlet pressure of the precursor in dependence on the position of the valve member of the precursor automatically to a required Setting pressure level. Thus, a separate control for the inlet pressure of the precursor, which is always dependent on the pressure prevailing at the working connection of the main stage pressure level and whose control pressure corresponds omitted. It is also advantageous that an already present in the main stage component is easy to provide with a channel, so that the working pressure is tapped at the working terminal of the main stage and fed in a simple manner and via the channel the Vorstufenzulauf.
Da Druckregelaggregat gemäß der Erfindung ist insbesondere bei einem Automatgetriebe eines Kraftfahrzeuges an einem hydraulischen Verteiler bzw. einer Stellplatte zur hydraulischen Betätigung eines Schaltelements wie einer Kupplung oder einer Bremse einsetzbar.Since pressure control unit according to the invention is particularly used in an automatic transmission of a motor vehicle to a hydraulic distributor or a control plate for the hydraulic actuation of a switching element such as a clutch or a brake.
Der Kanal zum Abgriff des Arbeitsdrucks kann beispielsweise so ausgebildet sein, daß er eine Radialbohrung, welche im Bereich des Arbeitsanschlusses abzweigt, sowie eine Axialbohrung bzw. Zentralbohrung umfaßt, über welche der Druck bzw. das Fluid in Richtung des Vorstufenzulaufes transportiert wird.The channel for tapping the working pressure may for example be designed so that it has a radial bore which branches off in the region of the working port, and an axial bore or central bore through which the pressure or the fluid is transported in the direction of Vorstufenzulaufes.
Zur Durchflußdrosselung ist in dem Kanal des Ventilschiebers eine Blende angeordnet, welche durch eine gestufte Ausführung der Bohrung oder auch durch ein eingepreßtes Blendenhütchen oder dergleichen realisiert sein kann. Mit steigendem Ventilschub steigt der Durchfluß durch das Ventil und damit auch der Druckabfall an der Blende. Dieser Druckabfall an der Blende ergibt die Veränderlichkeit des Regeldruckes über dem Strom. Ohne die Blende würde nur der Ventildurchfluß variiert. Der Druck am Abzweig des Steuerdrucks wäre konstant und die Regelfunktion wäre nicht mehr gegeben.For Durchflußdrosselung a diaphragm is arranged in the channel of the valve slide, which can be realized by a stepped version of the bore or by a pressed-Aperture or the like. As the valve thrust increases, the flow through the valve increases and thus the pressure drop across the orifice increases. This pressure drop across the orifice gives the variability of the control pressure over the flow. Without the orifice, only the valve flow would be varied. The pressure at the branch of the control pressure would be constant and the control function would no longer be given.
Um das Druckregelaggregat gemäß der Erfindung schwingstabil auszubilden, weist eine bevorzugte Ausführungsform eine sogenannte Akkumulatormasse auf, die von dem Ventilschieber durchgriffen ist und an deren einen Stirnseite eine in einem ersten Federraum angeordnete und sich an einem Gehäusebereich abstützende erste Druckfeder anliegt, welche als sogenannte Restdruckfeder bezeichnet wird, und an deren anderen Stirnseite sich eine in einem zweiten Federraum angeordnete zweite Druckfeder abstützt, die auf den Ventilschieber wirkt und als sogenannte Übertragerfeder bezeichnet wird.To form the pressure control unit according to the invention stable against vibration, a preferred embodiment has a so-called accumulator mass, which is penetrated by the valve spool and at one end face a disposed in a first spring chamber and is supported on a housing portion first compression spring applied, which referred to as a residual pressure spring is, and at the other end face a arranged in a second spring chamber second compression spring is supported, which acts on the valve spool and is referred to as a so-called Übertragerfeder.
Grundsätzlich ist das Druckregelaggregat nach der Erfindung auch ohne Akkumulatormasse und nur mit einer Restdruckfeder, die direkt auf den Ventilschieber wirkt, betreibbar. Jedoch läßt sich durch Einsatz und gezielte Auslegung der Akkumulatormasse das Schwingungsverhalten des Druckregelaggregats auf einfache Weise optimieren.Basically, the pressure control unit according to the invention without accumulator mass and only with a residual pressure spring which acts directly on the valve spool, operable. However, by use and targeted design of the accumulator mass, the vibration behavior of the pressure control unit can be optimized in a simple manner.
Besonders günstige Strömungsverhältnisse in dem Druckregelaggregat können erreicht werden, wenn die Achse des Ventilschiebers der Hauptstufe und die Achse des Ventilglieds der Vorstufe zusammenfallen. Insbesondere kann dann der Vorstufenzulauf bzw. der Steuerkanal der Vorstufe kurz ausgelegt sein.Particularly favorable flow conditions in the pressure control unit can be achieved when the axis of the valve spool of the main stage and the axis of the valve member of the precursor coincide. In particular, the pre-stage inlet or the control channel of the preliminary stage can then be designed briefly.
Die Vorstufe des Druckregelaggregats nach der Erfindung ist bei einer konstruktiv einfachen Ausführungsform als Flachsitzdruckregler ausgebildet. Sie kann aber auch einen anders ausgelegten Ventilsitz, wie einen Kegelsitz, aufweisen. Denkbar ist es natürlich auch, die Vorstufe als Schiebedruckregler auszuführen.The precursor of the pressure control unit according to the invention is formed in a structurally simple embodiment as a flat seat pressure regulator. But it can also have a differently designed valve seat, such as a conical seat. It is also conceivable, of course, to perform the precursor as a sliding pressure regulator.
Da der Ventilsitz der Vorstufe stets nur mit dem Zulaufdruck beaufschlagt wird, der unbedingt erforderlich ist, um den erforderlichen Steuerdruck auf die Ventilschieber der Hauptstufe auszuüben, kann die insbesondere elektromagnetische Aktuatoreinheit der Vorstufe vergleichsweise klein und damit kostengünstig ausgebildet sein. Ferner sinkt an dem Ventilsitz der Vorstufe der Durchfluß, was sich wiederum in einem niedrigen Leistungsverlust niederschlägt.Since the valve seat of the precursor is always acted upon only with the inlet pressure, which is absolutely necessary to exert the required control pressure on the valve spool of the main stage, the particular electromagnetic actuator unit of the precursor can be made comparatively small and therefore cost. Furthermore, the flow rate decreases at the valve seat of the preliminary stage, which in turn is reflected in a low power loss.
Auch kann das Ventilglied der Vorstufe mit einem vergleichsweise geringen Hub ausgelegt sein, der in einem Bereich zwischen etwa 0 und etwa 250 μm liegen kann. Die elektromagnetische Aktuatoreinheit muß daher nicht als Tauchstufe ausgebildet sein, so daß eine kostengünstige Herstellung der Vorstufe möglich ist.Also, the valve member of the precursor may be designed with a comparatively small stroke, which may be in a range between about 0 and about 250 microns. The electromagnetic actuator unit therefore need not be designed as a dipping stage, so that a cost-effective production of the precursor is possible.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstandes nach der Erfindung sind der Beschreibung, der Zeichnung und den Patentansprüchen entnehmbar.Further advantages and advantageous embodiments of the article according to the invention are the description, the drawings and the claims removed.
Zeichnungdrawing
Drei Ausführungsbeispiele eines Druckregelaggregats gemäß der Erfindung sind in der Zeichnung schematisch vereinfacht dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigenThree embodiments of a pressure control unit according to the invention are shown schematically simplified in the drawing and are explained in more detail in the following description. Show it
Beschreibung der Ausführungsbeispiele Description of the embodiments
In
Das Druckregelaggregat
Die Vorstufe
Der Magnetanker
Das an die Stirnfläche
Der Ventilsitz
Mittels des Ventilglieds
Die Hauptstufe
Die Begrenzungsplatte
Der Stufenkolben
Die Restdruckfeder
In dem Ventilschieber
In
Das Druckregelaggregat
In
Die Druckregelaggregate nach den
In einem stromlosen Zustand, d. h. einem Zustand, in dem der Magnetanker
Der am Arbeitskanal
Wenn nun die elektromagnetische Betätigungseinheit
Der Druck steigt bei der Bestromung der elektromagnetischen Betätigungseinheit
Der an dem Arbeitskanal
Das Verhältnis der Fläche F1 zu der Summe der Flächen F2 und F3 bestimmt die umsetzbare Druckverstärkung der Hauptstufe
Die Druckregelaggregate nach den
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