DE1650590A1 - Steuerventil mit Hysterese - Google Patents

Description

• Steuerventil mit Hysterese Die Erfindung betrifft ein Steuerventil mit Hysterese zum wechselweisen, in Abhängigkeit von einem Steuerdruck erfolgenden Anschluß einer Arbeitsleitung an eine Druckleitung oder eine Entlastungsleitung (Rücklaufleitung) mit einem Steuerkolben, dessen Kolbenstirnfläche dem Steuerdruck ausgesetzt ist und der auf der Gegenseite durch eine Rückstellkraft belastet ist und der eine Steuerkante für die Entlastungsleitung sowie eine Steuerkante für die Druckleitung aufweist. Solche Ventile werden vorzugsweise zum automatischen Umschalten von Gängen in Getrieben für Fahrzeuge benutzt. Die Umschaltung erfolgt in Abhängigkeit von einem von der Fahrgeschwindigkeit abhängigen Druck. Zur Stabilisierung des Umschaltpunktes bei Fahrt in der Nähe der Umschaltgeschwindigkeit zwischen zwei Gängen muß eine Schalthysterese vorgesehen werden. Danach erfolgt die Umschaltung vom niederen in den höheren Gang bei einer etwas höheren Geschwindigkeit als die Zurückschaltung vom höheren in den niederen Gang. Es sind Umschaltventile mit Schalthysterese bekannt, die einen Stufenkolben mit zwei verschiedenen Durchmessern aufweisen. Da die Kolbenflächen in ihren Bohrungen nur geringes Spiel haben dürfen, bedingt ein solcher Stufenkolben eine ganz exakt konzentrische Fertigung von je zwei verschiedenen Bohrungen_und Zylinderflächen des Kolbens. Dies ist fertigungstechnisch nur mit erhöhtem Aufwand zu erreichen und daher kostspielig und zeitraubend. Es sind weiterhin Umschaltventile bekannt, bei denen die Schalt= hysterese durch einen Schleppkolben bewirkt wird, der als Ringkolben den Hauptkolben umschließt und mit einer beschränkten axialen Verschiebungsmöglichkeit auf dem Hauptkolben befestigt ist. Dabei übernimmt der Schleppkolben die Steuerfunktion während der Hauptkolben unter dem Einfluß von Steuerdruck und Rückstellfeder verschoben wird. Auch hier ist wegen der Notwendigkeit einwandfreien Rundlaufs an je zwei Durchmessern des Hauptkolbens und des Schleppkolbens hoher Fertigungsaufwand nötig.
• Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Umschaltventil mit Hysterese anzugeben, welches Kolben mit jeweils nur einem Durchmesser aufweist, und bei welchem dementsprechend jeweils nur ein Paar von Dicht- und Gleitflächen zueinander in engen Grenzen maßhaltig sein muß. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß bei dem Steuerventil der eingangs genannten Art im Steuerkolben annähernd parallelachsig zu diesem der Zylinderraum für einen Hilfskolben vorgesehen ist, und daß das eine Ende dieses Zylinderraumes mit dem Raum zwischen den Steuerkanten verbunden ist, während er auf der anderen Seite an der steuerdruckseitigen Stirnfläche des Steuerkolbens endet, und so ausgebildet ist, daß sich der Hilfskolben bei Druckaufbau in dem Raum zwischen den Steuerkanten gegen das Gehäuse abstützt.
• Der Steuerkolben hat zwar einen anderen Durchmesser als der Hilfskolben, und der Hilfskolben ist zudem im Innern des Steuerkolbens angeordnet; jedoch weisen jeweils beide Kolben an den Flächen, an denen sie dichten bzw, gleiten, nur einen einzigen Durchmesser auf. Die Gleit- und Dichtfläche für den Hilfskolben im Innern des Steuerkolbens braucht weder konzentrisch noch genau achsparallel zu der Achse des Steuerkolbens angeordnet zu sein. Weite Toleranzen sind in Bezug auf die gegenseitige Achslage von Steuer- und Hilfskolben ohne Beeinträchtigung der Leichtgängigkeit und Schaltfunktion des Ventils zulässig.
• Die Erfindung ist an Hand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispieles im folgenden näher erläutert.
• Die Figur 1 zeigt ein erfindungsgemäß ausgebildetes Steuerventil mit Hysterese in Ruhestellung (niederer Gang, und Figur 2 das gleiche Ventil in Arbeitsstellung (höherer Gang). In den Figuren ist mit 1 der Steuerkolben bezeichnet, der zwei Steuerkanten 2 und 3 aufweist. Der Kolben ist in einem Ventilgehäuse 4 dichtend und axial gleitend angeordnet; im Ventilgehäuse ist eine dementsprechend genau gefertigte Bohrung 6 angebracht. Von der rechten Seite wird der Steuerkolben über die Steuerleitung 5 mit dem veränderlichen, die Umschaltung auslösenden Steuerdruck beaufschlagt. Auf der gegenüberliegenden, linken Seite des Steuerkolbens ist eine Rückstellfeder 7 angebracht, gegen deren Kraft der Steuerdruck den Kolben 1 verschieben muß. In dem Gehäuse sind zwei Ringnuten 8 und 9 angebracht; je eine der Nutflanken bildet die mit der entsprechenden Steuerkante 2 bzw. 3 am Kolben 1 korrespondierende Steuerkante 2' bzw. 3t im Gehäuse. Die Ringnut 8 steht unter Arbeitsdruck, der höher ist als der Steuerdruck bei der Umschaltung, die Nut 9 ist mit dem Sumpf verbunden. An den Raum 14 zwischen den Steuerkanten ist das Arbeitsgerät z.8. der Servokolben 10 angeschlossen.Dieser Servokolben wird wahlweise durch das Steuerventil nach Maßgabe des Steuerdruckes mit der Arbeitsdruckleitung oder mit derRücklaufleitung verbunden. Der Umschaltpunkt von der Ruhe- in die Arbeitsstellung ist dann erreicht, wenn der Steuerdruck so weit angewachsen ist, daß er den Kolben 1 entgegen der anwachsenden Rückstellkraft der Feder 7 so weit nach links zu schieben vermag, daß die Steuerkantenpaare 2/2t bzw. 3/3t einander genau gegenüberstehen; eine geringfügige Linksbewegung des Steuerkolbens bringt dank der Hystereseeinrichtung eine volle Öffnung des Steuerkantenpaares 2/2t und verhindert gleichzeitig, daß auch eine geringfügige Rechtsbewegung erneut ein Umschalten in der anderen Richtung auslöst. Der Hystereseeffekt ist im gezeigten Ausführungsbeispiel durch einen im Innern des Steuerkolbens 1 auf der Steuerdruckseite angebrachten Hilfskolben 11 verwirklicht. Dieser Kolben ist in Bezug auf seine relative Lage zur Achse des Steuerkolbens 1 in einem weiten Toleranzbereich unabhängig. Der Hilfskolben 11 ist in Form eines in einer entsprechenden, genau gefertigten Bohrung 12 dichtend und axial gleitend eingepaßten Stiftes ausgebildet. Der Druckraum 13 des Hilfskolbens ist auf der der Steuerdruckseite abgewandten Hilfskolbenseite angeordnet und steht mit dem Raum zwischen den Steuerkanten 2 und 3 des Steuerkolbens 1 über Bohrungen in Verbindung. Der Stift 11 ist derart im Steuerkolben angeordnet, daß er sich bei Druckbeaufschlagung des Hilfskolbendruckraumes 13 am Ventilgehäuse 4 abstützen kann. Beim Erreichen der Schaltstellung des Hauptkolbens (Zusammenfallen der Steuerkanten tritt die Hystereseeinrichtung in Funktion. Bei-einer geringfügigen Weiterbewegung des Hauptkolbens 1 über die Koinzidenz der Steuerkanten hinaus öffnen die Steuerkanten 2; 2t und schließen die Steuerkanten 31. Der Raum 14 wird mit dem Raum 8-verbunden und unter Arbeitsdruck gesetzt und infolgedessen auch der Servozylinder 10 und der Raum 13 links vom Stift 11. Dadurch wird auf den Stift 11 eine der Differenz von Steuer- zu Arbeitsdruck proportionale Kraft nach rechts ausgeübt, deren Reaktionskraft den Kolben 1 weiter nach links in Richtung auf die in Fig. 2 dargestellten Lage schiebt. Diese vom Hilfskolben 11 erzeugte zusätzliche Steuerkraft ist nur in Arbeitsstellung des Steuerkolbens 1 gemäß Fig. 2 wirksam, da nur in Arbeitsstellung der Raum zwischen den Steuerkanten 2 und 3 mit Arbeitsdruck erfüllt ist. Damit es also zu einer Rückschaltung von der Arbeits- zur Ruhestellung gemäß Fig. 1 kommt, muß der Steuerdruck erst wieder um einen Betrag, der der Hilfskolbenkraft entspricht, unter den vorher beschriebenen Wert der Umschaltkraft gesunken sein. Durch diese Sehalthysterese wird eine Stabilisierung der Umschaltung erreicht. Die Vorteile der Erfindung liegen in der fertigungstechnisch einfacheren Konstruktion des in zwei unabhängige Kolben aufgeteilten Hysterese-Kolbens. Ein nach der Erfindung ausgebildetes Steuerventil ist bei gleicher Funktionsgenauigkeit billiger und schneller herzustellen als*bisher übliche Hystereseventile.

Claims (2)

1. Patentansprüche: 1) Steuerventil mit Hysterese zum wechselweisen, in Abhängigkeit von einem Steuerdruck erfolgenden Anschluß einer Arbeitsleitung an eine Druckleitung oder eine Entlastungsleitung (Rücklaufleitung), mit einem Steuerkolben, dessen Kolbenstirnfläche dem Steuerdruck ausgesetzt ist und der auf der Gegenseite durch eine gückstellkraft belastet ist und der eine Steuerkante für die Entlastungsleitung sowie eine Steuerkante für die Druckleitung aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß im Steuerkolben (1) annähernd parallelachsig zu diesem der Zylinderraum (12) für einen Hilfskolben (11) vorgesehen ist und daß das eine Ende dieses Zylinder- raumesa#ml"it)dem Raum (14) zwischen den Steuerkanten (2 und 3) verbunden ist, während er auf der anderen Seite an der steuerdruckseitigen Stirnfläche des Steuerkolbens (1) endet und so ausgebildet ist, daß sich der Hilfskolben (11) bei Druckaufbau in dem Raum (14) zwischen den Steuerkanten (2/3) gegen das Gehäuse (4) abstützt.
2. 2) Steuerventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerkolben (1) und der Hilfskolben (11) gleichachsig angeordnet sind.