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Ladeventil für Drehmomentwandler. Die vorliegende Erfindung bezieht
sich auf Ladeventile und insbesondere auf ein Ladeventil für einen Drehmomentwandlero
Dieses Ladeventil erzeugt während bestimmter Betriebsbedingungen gewünschte Druckbedingungen
in einem Drehmomentwandier und verhindert gleichzeitig, daß sich zu hohe Drücke
aufbauen, Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Ventils ist dies mit einer einzelnen,
£ederbelasteten Ventilspindel in einer einzelnen Bohrung mögliclin Im Gegensatz
dazu werden bei )herkömmlichen Ventilsystemen zwei oder mehrere Ventile .für die
selbe
Aufgabe verwendet, Zum Stande der Tec::n-@k sei auf die (1,S.-Fatentschrift Nr.
2,875, 643 von D.=:, Kelley und auf die U.S.-Patentsc'ririft Nr. 2.694,949 von F,R.
McFarlanJ hingewiesen.
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Um den Druck des :Mediums im Drehmomentwandler zu steuern werden zur
Zeit drei Kategorien von Ladeve?it-ilen verwendet. Das erste dieser bekannten Systeme
weist am Einlaß als auch am Auslaß des Drehmomentwand fers ein Sicherheitsventil
auf, wobei ,jedes Sicherheits- bzw. Überdruckventil eine einzelne Spindel und eine
Feder erfordert, da die Drücke, aiz° weiche die beiden Ventile ansprechen, verschieden
sind. Bei einem zweiten System wird mittels eines Ladeventils der Einlaßdruck am
Drehmoment-Wandler abgefühlt und als Funktion dieses Druckes der Auslaßdruck verstellt,
Obwohl Systeme dieser Bauart mit einer einzelnen Ventilspindel auskommen, bewahren
sie den Drehmomentwandler nicht vor zu großen Ausgangsdrücken, welche durch einen
stromabwärts vom Auslaß des Drehmomentwandlers entstehenden Widerstand erzeugt-
werden können, Da vom Auslas des Drehmomentwandiers der Einlaß eines Kühlers (Wärmetauscher)
beschickt wird, kann ein stromabwärts vom Auslaß des Drehmomentwandlers erstehender
Widerstand bei Kaltvetter-Anlaßbedingungen erwartet werden.
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Das dritte System für Ladeventile entspricht im uesentlichen dem zuerst
beschriebenen, weist jedoch an Einlaß des Drehmomen.twandlers kein Sicherheitsventil
auf, sondern beschränkt sich auf
ein Sicherheitsventil am Auslaß,
un zu verhindern, daß zu Drücke auf das Gehäuse des r`r c-=.r.@crc-@ztwandlers einwirken,
Diese Systeme hängen stromabwärts von einem Druck ab, welcher niedriger ist als
der regulierte Drucke T'@l.c-li r-: Gestatten sie nicht die nötige Regelung, wenn
ein zu hoher Druch am riuslaß auf einen Widerstand stromabwärts, bei spielswei-se
arr, Kühler, zurückzuführen ist, Auch hier stellen Kaltwetter--Anlaßbedingungen
eine Gefahr für den Drehmomentwandler dar, Aus der Beschreibung geht hervor, daß
bei benannten Aus-Führungsformen ein einzelnes Ventil zur Regelung und zum Schutze
des Drehmomentwandlers nicht ausreicht. Nur durch Verwendung von zwei oder mehreren
getrennten Ventilen werden die gewünschten Ergebnisse erzielt, Die Aufgabe der vorliegenden
Erfindung besteht desha?t in der Schaffung eines Ladeventils für einen Drehmomentwandler,
welches eine einzelne, federbelaste-c- Spindel in einer einzelnen Bohrung aufweist-,
um den Drehmomentwandier vor zu hohen Drücken zu bewahren, socar wen r2 Giese Drücke
Curch stromabwärts gelegene Hindernisse, beispielswese durch tül-1Er, verursacht
werden können. Die einzelne, federbel af=t et.e Vent ilspindei in einer einzelnen
Bohrung soll dabei nicht nur den Drehmomentwandler, sondern auch den damit verla?@ic'e@c__
=:ül@ l er vor : chen Drücken bewahren®
Die Erfindung wird anhand
der Zeichnungen beschrieben, Fick 1 und 2 sind halbschematische Ansichten eines
Drehmomentwandlers mit einem erfindungsgemäßen Ladeventil, wobei cii.eses Ladeventil
in zwei verschiedenen Stellungen dargestellt ist.
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Fig, 3 ist eine vergrößerte Ansicht eines Teils der Ventilspindel
und der das Gehäuse nach Fig, 1 und 2 bildenden Ventilbohrung, wobei die Stellung
dieser Teile unter extremen Kaltwetter-Anlaßbedingungen zu sehen ist.
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Fig, 4 ist eine den Fig, 1 und 2 sehr ähnliche Ansicht, in welcher
eine weitere Ausführungsform der Erfindung dargestellt ist, Der den Betrieb des
Ladeventils steuernde Druck ist der Einlaßdruck des Drehmomentwandlers im Gegensatz
zum Auslaßdruck des Drehmomentwandlers, welcher als Steuerdruck in den Ausführungsformen
von Fig, 1 und 2 wirksam ist.
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Fig, 5 stellt in-derselben Form wie in den Fig, 1, 2 und 4 eine dritte
Ausführungsform der Erfindung darpobei sowohl der Drehmomentwandier als auch der
Kühler vor zu hohen Drücken des Mediums bewahrt sind,
Fig, 6 stellt
in derselben Weise wie Fig, 5 ein Ladeventil eines Drehmomentwandiers dar, welches
sowohl den Drehmoment-Wandler als auch den Kühler beschützt, wobei jedoch ei.n anderer
Druck als jener bei der Ausführungsform nach Fig, 5 für die Steuerzwecke Verwendung
findet.
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Fig, 7 ist eine graphische Darstellung der-serehung zwischen Auslaßdruck
des Drehmomentwandiers und Einiaßdruck des Kühlers unter verschiedenen Betriebsbedingungen.
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In den Fig, 1 und 2 ist eine Pumpe 11 dargestellt, welche Medium von
einem Sumpf 12 abzieht und es durch einen Filter 13 zu einer Leitung 14 leitet,
Diese Leitung führt zu einem hydraulisch betätigten System, beispielsweise zu einer
Transmissions- bzw, Getriebesteuerung (nicht dargestellt) und zu einem Entlastungsventil
16 des Systems, Das Überdruck- bzw-EntlastuYigsventil 16 verhindert, daß sich der
Druck in der Leitung 14 über einen bestimmten Wert aufbaut, indem ein Teil des durch
die Pumpe 11 geförderten Mediums zur Leitung 18 abgezweigt wird. Die
Leitung 18 führt zum Ladesystem des Dre:ämomentwandiers, welches sich auf tieferem
Druck befindet als die Leitung 14® Da die Pumpe 11 so ausgelegt ist, daß sie das
Medium mit einer Geschwindigkeit fördert, welche die Geschwindigkeit übersteigt,
welche vonnöten ist, uni die Leitung 14 :lediglich auf gewünschtem Druckniveau zu
haltenv zweigt das Entlastungsq
vent:.l 1 6 des Systems normalerweise
Medium zur Leitung 18 ab, wodurch das Ladesystem des Drehmomentwandlers genügend
:-iE2#1i.u,1 be@:eht, Die Leitung 18 führt zu einer Ventilbohrung 21, welche durch
ein Ventilgehäuse 22 gebildet wird. Innerhalb der Ventilbohrung 21 ist verschiebbar
eine Ventilspindel 2;3 angebracht, welche mittels -einer axial liegenden Feder 24
in Richtung eines Endes des =eaäuse3 22 gedrückt wird, Das Gehäuse -?_ und die Ventilspindel
23 weisen das Ladeventil 20 der vorliegenden Erfindung auf, mit welchem der Druck
des zu einem Drehmoment wandier 26 geleiteten Mediums gesteuert wird. Das Medium
wird durch eine '_Leitung 27 zum Drehmomentwandier geleitet: un-I `urch eine Leitung
28 wieder abgeleitet, Die Ventilbohrung 21 steht auch mit einem Ölkühler (Wärmetauscher)
29 über eine Leitung 31. in Verbindung, Vom Ölkahler 29 führt eine Leitung 33 zu
einen Schmiermittel-Überdruckventil 32, Während des Betriebes strömt das Medium
von der Pumpe 11 durch das Entlastungs- bzw, Überdruckventil 16, von wo es aus über
die 'Jentilspindel 23 zur Einlaßleitung 27 des Drehmomentwandlers geleitet wird,
Vom Drehmomentwandler wird das Medium mittels Leitung 28 über die Ventilspindel
23 zum Kühler 29 geleitet" von wo aus das Medium zu einem Überdruck®
ventil
32 für Schmiermittel transportiert wird, Obwohl dies die gewöhnliche Bahn für das
Medium bei normalen Betriebsbedingungen ist, steht die Bohrung 21 auch mit einem
Sumpf 34 in Verbindung, welcher einen Bestandteil des Meditkmverlaufes unter gewissen
M:!lingungen darstellt, was im Verlauf der Beschreibung genauer offenbart wird.
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Mit Hilfe der einzelnen Ventilspindel 23 und der dazugehörigen Ventilbohrung
21 arbeitet der Drehmomentwandier 26 bei bestimmten Bedingungen mit gewünschtem
Druck und wird gegen zu hohe Drücke abgesichert, einschließlich jener Drücke, welche
durch Bedingungen im Kühler `?g erzeugt werden. Es sollte erwähnt werden, daß das
Entlastungsventil 16 nicht dieselben Funktionen übernimmt, wie jene Entlastungsventile,
welche sich in der Einlaßleitung von oben bescälriebenen Drehmomentwandlern befinden.
Das Entlastungsventil 16 des Sys @ --ss begrenzt den Druck des Mediums in der.Deitung
14 bis zu einer Druckhöhe, welche durch die Erfordernisse der anderen hydraulischen
Steuerungen, welche durch die Pumpe versorgt werden, bestimmt sind. Dies geschieht
auf eine Weise, daß die Druckerfordernisse des Drehmomentwandlers am Einlau nicht
durch den Betrieb des Entlastungsventils sondern durch das Ladeventil des Drehmomentwandiers
bestimmt sind. Entsprechend gewährleistet das Entlastungsventil 32 keinen Schutz
des Drehmomentwandlers, wie er durch ein Entlastungsventil. in der Leitung 28 gewährleistet
sein
würde. Während alle Systeme gewöhnlich ein Entlastungsventil
für das System un' ein Entlastungsventil für das Schmieröl aufweisen, stellt die
vorliegende Erfindung einen FortsclL.riti: gegenüber bekannten Ausführungsformen
dar, da der Druck in dem Drehmomentwandler 26 durch eine einzelne Ventilspindel
23 in einer einzelnen Bohrung 21 gesteuert wird im Gegensatz rüz zwei getrennten
Ventilanordnungen am Einlaß und am Auslaß des Drehmomentwandlers 26.
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Unter. normalen Temperaturbedingungen wird das Medium, wie aus Fig.
) der Zeichnungen hervorgeht, durch das Entlastungsventil 16 zur Leitung 18 umgeleitet,
von wo aus das Medium durch die Bohrung 21 und über die Ventilspindel 23 zur Enlaßleitung
27 des Drehmomentwandlers 26 gelangt. Das MPflium wird vom Drehmomentwandler 26
durch die Auslaßleitung 28 freigegeben, welche -las Medium zurück durch die Bohrung
21 und über die Ventilspindel 23 zu einer Leitung 31 strömen läßt, welche zum Kühler
29 führt, Der Auslaßdruck des Drehmomentwandlers 26 wird in einer Ventilspindelkammer
36 reflektiert,da zwischen der Kammer 36 und der Auslaßleitung 28 eine Verbindung
existiert, Die Verbindung besteht aus einer kreisförmigen Kammer 37 im Ventilkörper
22 und aus einem inneren Durchgang 38 in der Ventilspindel
23,
Eine Schulter
39 auf der Ventilspindel 23 wirkt mit einem Steg 41 in der Ventilbohrung zusammen
und bildet einen abgemessenen
Kreisraum zwischen der Auslaßleitung
23 des Drehmomentwandlers 26 und der Leitung 31 zum Wärmetauscher 29, Dieser abgemessene
Kreisraum erzeugt einen Druckanstieg in der Leitung 28, welcher in der Kammer 36
reflektiert viril, iinti weicher die Ventilspindel 23 gegen die Feier 24 gerichtet
bewegt. Unter normalen Bedingungen (keine tiefe Temperatur) erreicht das System
einen Gleichgewicritszustand, nac@'idem die Ventilspindel 23 sich leicht nach links
gegen ilie Feder 24 bewegt hat, um die durch die Schulter 3
-1 ?@2: .'.en
Steg 41 gebildete Einschränkung zu reduziere:. Unter diesen =1 @ wichtsbedingungen
wird der Ausla3drucs 5,6 kg,@cm2; in der Leitung 28 durch die Federkraft und den
Reaktionsbereich der Spindel. 23 bestimmt, Eine im Durchmesser kleinere Bohrung
42 (klein im Vergleich zum Durchgang 38) in der Ventilspindel 23 stellt eine zusätz-
| liche Verbindung zwischen dem Innerzen 2er _' |
der Kammer 36 herz um die Möglichkeit einer hydraulischen Verriegelung auszuschließen,
falls die Hauptverbindung zwischen der Kammer 36 und der Kammer 37 blockiert sein
sollte.
| Bei Kaltwetter®Anlaßbedingungen ist der Auslaßdruck des |
| Drehmomentiyandiers 26 normalerweise größer als wenn das Sys
Lem |
| bereits gearbeitet und das Hediu qI sich: erwärmt hat" Während |
| stei t der Kühler 2 9 eile größere |
| Easchränkung DZV:7,z Hindekas dar als bei 4-äo2,?malen |
| `c@fiK '?@='° |
| bedingungen und ruft einen Druckaristirg in der xrei skammer
37 |
| hervor, wel c:rier, wie t ere" ts heschriebcn @@rrd- , si rh
in der |
| `ren.tilspindelkammer 36 w:ec?exsp.iE@@,Llt. Diese- Druckanstieg |
| tewirkt, daß sich die '.'entil srin;'leire@_Err:ar.i, lir:ls
c@E.@yE:n (IiE |
| ieder 24 bewegt, wobei die krc@' @;_ i:rr#-:c:E- Enengung zwischen
der |
| ,:'ci:ulter- 39 und dem Stec *'. weniger Druckverlust zwischen
dem |
| Auslaß des Drel:mür.entwardlers 26 uni r:;r.. Ei n'. a? ##f
'..Crr^,e- |
| tauschers 29 erzeuct. Die nach links gerichtete Bewegung der |
| Ventilspindel 23 erm@glir@.@ es, daß eine @c:ulaer @@= der
. |
| Spindel 23 einen Steg 46 der :'entil.sc-inc'.el jeni%@E.nd
abschließt? |
| um eine krei sf#;rmige E'_nen"u:i; ct@risc@::E@r. der Lirlaßleitun1 |
| des Vent-wls und der Einlaßleitune 27 es Drehrriner-twandlers |
| zu erzeugen. Diese Einer-(jung bzw. Fseschr änkung bewirkt
zusammen |
| c:it c:er axialen Trennung des Steges 47 der Ventil spindel
vom |
| Ste3 48 der Ventilbohrung, daß ein Teil des c:urcl:
d_e Leitung |
| 18 einfließenden Mediums direkt zurr Yühler 25 geleitet wird, |
| ohne zuerst durch den Drehmomentwandler 26 zu verlaufen. |
| Durch die beschriebene, axiale Trennung der Stege 47 und 48 |
| #rird eine kreisförmige Öffnung geschaffen, welche die Leitung
18 |
| mit der Leitung 31 verbindet. Durch das Abfühlen des Widerstandes |
| im Kühler 29 stellt das Ladeventil der vorliegenden Erfindung |
| nicht nur die Bedingungen am Auslaß des Drehrryomentwandlers
26 |
| ein, sondern steuez-t auch die Bedingungen am Einlaß, so daß |
| die '@,1ewi.":2fisch2e. .@'?l'@@c@r@@G@r entstehen und zu
grrJL9ezer® |
| @#4lib""l: DriicZ-,"aV'-'iug |
| YV h`x @'@ Q ü ,. °e@ ._ N'@ d'@" _=4 düs ^ |
Einschränkung ab, wodurch das Ladeventil in seine normale, in
Fig, 1 dargestellte Betriebslage zurückkehrt, Unter sehr extremen Kaltwetter-Anlaßbedingungen
erzeugt. der Widerstand im Wärmeaustauscher 29 einen größeren Druck in der Kammer
36 als denjenigen, weiche die in Fig. 2 dargestellte Bewegung verursacht hat,Aus
diesem Grunde wird die Feder 24 weiter zusammengedrückt, bis die Ventilspinciel
und die Ventilbohrung sich in der 4-n Fig a 3 darc-eyt e? 1 ten Lage befinden, Unter
diesen Bedingungen geschieht die Verbindung zwischen der Leitung 18 und der Einlaßleitung
27 zum Drehmomentwandler 26 über bemessene Schlitze
51, welche sich in einer
Schulter 44 befinden" Die Verbindung zwischen der Auslaßleitung 28 des Dxehmomentwaadlers
26 und der Einlaßleitung 31 des Kühlers 29 wird durch die eciale Uberlappung des
Steges 47 der Ventilspindel mit dem Steg 41 der Veäa W iibohrung erreicht. Ein anderer
Niedrigdruck-Durchgang für den Auslaß des Drehmomentwandlers besteht in den Schlitzen
52 in der Schulter 30" welche zum Sumpf 34 führen, Wenn der °Auslaß des Drehmomentwandiers
vom Einlaß des Kühlers abgesperrt wird, dann wird der hohe Druck am Einlaß des Kühlers
nicht auf den Auslaß des Drehmomentwandlersübertragen, Der Auslaß des Drehmomentwandiers
wird deshalb auf einem Druck gehalten, welcher niedriger ist als der Einlaßdruck
des Kühlers. Da die ringförmige Öffnung zwischen dem Steg 47 der Ventilspindel und
dem Steg 48 der Ventilbohrung
durch die nach links gerichtete Bewegung
der Ventilspindel 23 vergrößert wird, fließt das meiste des Mediums von der Leitung
18 frei zum Kühler 29 or:re zuerst durch den Drehmomentwandler 26 geführt zu werden.
Wenn die Temperatur des Mediums ansteigt, verringert sich die Einschränkung bzw.
der Widerstand im Wärmetauscher 29 und die Ventilspindel bewegt sich nach und nach
nach rechts, bis die normale, in Fig, 1 dargestellte Betriebsbedingung wieder erreicht
ist.
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Die Ventilspindel 23 ist in der Ventilbohrung 21 in ihrer äußersten
linken Stellung, wenn sie die in Fig. 3 dargestellte Lage erreicht hat. Jede weitere,
nach links gerichtete .Bewegung der Ventilspindel würde den Strom des Mediums zur
Einlaßleitung 27 blockieren. In diesem Falle würde der Druck am Auslaß des Drehmomentwandiers
und in der Kammer 36 fallen und eine nach rechts gerichtete Bewegung der Ventilspindel
erzeugen.
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In Fig, 4 wird das erfindungsgemäße Ladeventil mit einer etwas abgeänderten
Ventilspindel 23a dargestellt, an deren einem Ende sich eine Kammer 36a befindet.
Die Kammer 36a steht über eine radiale Bohrung 54 mit der Einlaßleitung 27 des Drehmomentwandiers
26 in Verbindung. Die Arbeitsweise dieses Ladeventils entspricht im wesentlichen
jener der oben beschriebenen Ausführungsform und weicht nur insofern ab, daß der
Druck in der Kammer 36a den Druck am Einlaß des Drehmomentwandiers 26 wiederspiegelt,
während bei der oben beschriebenen
Ausführungsform eine Kammer
36 vorgesehen war, welche den Druck am Auslaß des Drehmomentwandiers 26 wiedergab,
'Da das Ventil die Bahn der Strömung sowohl an: Eimaß als auch am Auslaß des Drehmomentwandlers
nach l;aßgabe sich wechselnder Druckbedingungen am Einlaß des Drehmomentwandlers
ändert, ist der wesentliche Betriebsablauf des Ventils derselbe, Bei normalem Betrieb
wird der Einlaßdruck des Drehmomentwandlers und nicht der Auslaßdruck auf einem
bestimmten Wert gehalten, Die graphische Darstellung der Fig, 7 zeigt die
Ee7iehung zwischen dem Auslandruck des Drehmomentwandlers und dem Einlaßdruck des
Kühlers für die in Fig,.1,2 und 3 dargestellten Ausführungsformen, wobei für beispielhafte
Darstellung relative Druckwerte angegeben sind, Der Druck 56 gibt den Druck wieder'
welcher unter normalen Betriebsbedingungen existiert, Er beträgt, wie bereits erwähnt
wurde, etwa 5,6 kg/cm 2 am Auslaß des Drehmomentwandlers und ist im wesentlichen
unabhängig vom Druck des Kühlers, solange dieser -geringer ist als 4,6 kg/cm 2,
Der Punkt 57 stellt die Kaltwetter-Anlaßbedingungen von Fig, 2 dar, wobei der Auslaßdruck
des Drehmomentwandlers angestiegen ist (was unter diesen-Bedingungen normal ist),
Der Einlaßdruck des Kühlers ist ebenfalls größer. Es besteht jedoch immer noch ein
Druckgefälle zwischen dem Auslaß des Drehmomentwandlers lind dem Einlaß des Kühlers,
Der Punkt 58 spiegelt die extremen Kaltwetter®Anlaßbedingungen wieder, bei
welchen
der Einlaßdruck am Kühler größer als der gewünschte maximale Auslaßdruck des Drehmcmentwandiers
ist. Das erfindungsgemäße Ladeventil ermöglicr:t es, daß der Einlaßdruck des Kühlers
den Ausla13druc_,k des Drehmomentwandlers übersteigt, wodurch der für den Wandler
nctige Schutz gewährleistet ist, In den Fig, 5 und 6 wird ein weiteres Ausführunrsbeispiel
der vorliegenden Er-"indung dargestellt, bei welchem verhindert wird, daß sich zu
hohe Drücke am Einlaß des Kühlers 29 als auch im Drehmomentwandler 26 aufbauen,
In den Ausführungsformen nach F`iR. 5 und E steht die Einlaßleitung 63 des Drehmomentwandlers
direkt mit dem Entlastungs- bzw. Überdruckventil 16 des Systems in Verbindung, während
eine Zweigleitung 64 von der Leitung 63 zur Ventilbohrung 65 führt, Unter- normalen
Betriebsbedingungen befindet sich das Ventil in der in Fig. 5 dargestellten Lage,
wodurch der AuslaPdruck des Drehmomentwandlers auf einem konstanten, vorbestimmten
Wert gehalten wird,Das gesamte, durch die Pumpe geförderte Medium fließt unter diesen
Bedingungen durch den Drehmomentwandler. Eine nach links gerichtete Bewegung der
Ventilspindel 23b jedoch stellt die Verbindung zwischen der Zweigleitung 64 und
einem Niedrigdrucksumpf 62 über eine Leitung 61 her, wodurch einströmendes Medium
sowohl vom Drehmomentwandler-als auch vom Kühler abgeleitet wird. Die nach links
gerichtete Bewegung der Ventilspindel 23b wird durch einen vergrößerten Druck im
Auslaß des Drehmomentwandlers, hervorgerufen durch einen Widerstand des Kühlers
wend eines
Kaltwetterstarts, erzeugt, Diese Betriebslage wird in
Fig, 6 dargestellt, Mit Hilfe der in Figd 5 und 6 dargestellten Aus-Führungsform
der Erfindung wird der Auslaßdruck des DrehmomentwandlPrs abgefühlt und die Stellung
der Ventilspindel 23b als Funktion dieses Druckes eingestellt Durch das Blockieren
des linken Endes <ies Durchganges 38b innerhalb der Ventilspindel 23b und durch
Öffneneines Durchganges 66 (in gebrochenen Linien dargestellt) zur Verbindung mit
der Kammer 36b, wird die Ventilspindel 23b eher als Funktion des Einlaßdruckes als
durch die Funktion des Auslaßdruckes am Drehmomentwandler 26 in Stellung gebracht,