DE19606318C2 - Druckregler für elektro-hydraulische Getriebesteuerungen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Druckregler für elektro­ hydraulische Getriebesteuerungen nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art.

Eine Hydraulikpumpe von einem Getriebe erzeugt in der Regel starke Pulsationen, die auf alle beweglichen Elemente in einem Getriebe übertragen werden. Diesen hydraulischen Pulsationen sind auch elektro-magnetische Druckregler aus­ gesetzt, deren Anker damit in starke Schwingungen versetzt wird. Dies wirkt sich insbesondere dahingehend störend aus, daß ein durch die Schwingungen erzeugter Druck auf die Kupplungen übertragen wird und bei diesen einen ruckartigen Betrieb verursacht.

Aus diesem Grunde sind in der Praxis elektromechani­ sche Druckregler mit Dämpfungskammern versehen, welche die axiale Bewegung eines Ankers dämpfen, der von einer Magnet­ spule und einem Kern umgeben ist, die bei Stromzuführung ein Magnetfeld erzeugen, welche die Kraft zur Bewegung des Ankers aufbringt.

Bei den aus der Praxis bekannten elektromagnetischen Druckreglern übt eine Drucksäule von zuströmendem Öl Kraft auf einen mit dem Anker fest oder lose verbundenen Stößel aus, wobei der Anker mit der Kraft aus dem elektromagneti­ schen 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 entgegengesetzt liegt, eine öl­ befüllte Dämpfungskammer mit einer Justiereinrichtung. Da andererseits bei Aufbringung eines Magnetfeldes relativ hohe Kräfte auf den Anker bzw. den Stößel entgegen der Öl­ drucksäule ausgeübt werden, ist der Anker bei den aus der Praxis bekannten Ausführungen üblicherweise in einem mit Öl befüllten Ankerraum gelagert, der sich zwischen zwei radia­ len Lagerungen des Ankers bzw. des Stößels befindet. Bei seiner Axialbewegung verrichtet der Anker Hubarbeit und verdrängt die im Ankerraum befindliche Ölmenge. Das Öl ent­ weicht innerhalb des Ankerraumes entlang eines Spaltes am Umfang des Ankers und der Anker übt somit eine Art Pumpwir­ kung auf das im Ankerraum befindliche Öl aus. Entlang des Stößels, der üblicherweise mit einer öldurchlässigen Radial­ führung gelagert ist, ist ein ständiger Austausch der Öl­ menge im Ankerraum mit dem Getriebeöl möglich.

Trotz der Öldämpfung im Ankerraum und der ölbefüllten Dämpfungskammer mit Justiereinrichtung ist der Anker bei den aus dem Stand der Technik bekannten elektromagneti­ schen Druckreglern nachteilhafterweise immer noch deutli­ chen pulsationsbedingten Schwingungen ausgesetzt, die vom Anker an andere bewegliche Teile im Getriebe weitergegeben werden, woraus sich beispielsweise die bereits erwähnten negativen Folgen für das Betriebsverhalten der Kupplungen ergeben.

Des weiteren wird durch den Ölaustausch im Ankerraum, aufgrund der Pumpwirkung des Stößels und bedingt durch die übliche Lebensdauerölbefüllung der Eisenanteil im Öl, über die gesamte Getriebelebensdauer im Ankerraum und damit für die elektro-hydraulischen Komponenten kritisch. Dis Eisen­ verschmutzung des Magnetkreises ist vor allem deshalb ein ernst zu nehmendes Problem, da gegenüber bisherigen Schmutzöldefinitionen, bei denen von einem Eisenabrieb von weniger als 100 ppm ausgegangen wurde, zukünftig mit deut­ lich höheren Werten, nämlich von einem Eisenabrieb bis 400 ppm, gerechnet werden muß.

Aus der DE 43 32 117 A1 ist ein Elektromagnetventil bekannt, welches ein Magnetgehäuse zur Aufnahme einer Mag­ netspule aufweist, die über einen beweglichen Magnetanker mit einem Ventilglied zusammenwirkt. Zur Dämpfung der Bewe­ gung des Ventilglieds und des Magnetankers ist in diesem ein abgeschlossener Hohlraum ausgebildet, der mit einer Dämpfungsmasse gefüllt ist. Dabei ist das Volumen der Dämp­ fungsmasse kleiner als das Volumen des Hohlraums, so daß die Bewegung des Magnetankers durch die dabei in der Dämp­ fungsmasse auftretenden Reibungs- und Stoßverluste gedämpft werden.

In dem der Erfindung nächstliegenden Stand der Technik DE 40 35 853 A1 ist ein Druckregelventil beschrieben, wel­ ches in einem Gehäuse einen zylinderförmigen Ventilkörper aufweist, auf dem ein etwa becherförmiger Magnetanker reib­ schlüssig befestigt ist. Der Magnetanker umfaßt zumindest teilweise einen der Magnetflußführung dienenden, in das Gehäuseinnere rankenden Fortsatz. Der Regelbereich des Ven­ tils kann durch einen Proportionalmagneten und durch zwei entgegengesetzt auf den Ventilkörper wirkende Federn einge­ stellt werden. Ein ölbefüllter Ankerraum wird von dem Mag­ netanker in zwei Dämpfungsvolumina unterteilt. Eine weitere ölbefüllte Dämpfungskammer ist zwischen einer Justierein­ richtung und der hinteren Lagerung des Ankers ausgebildet.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Druckregler für elektro-hydraulische Ge­ triebesteuerungen zu schaffen, bei dem der Anker besser gedämpft wird, wobei die Pumpwirkung des Ankers deutlich verringert und der Schmutzeintrag in den Bereich des Magnetkreises erheblich reduziert wird.

Bei dem erfindungsgemäßen Druckregler ergibt sich durch die Ausbildung eines mit Öl befüllten Dämpfungsraumes zwischen der vorderen Lagerung des Ankers und der Stößel­ führung ein großer Vorteil dahingehend, daß der Anker des Druckreglers gegenüber den hydraulischen Pulsationen des Getriebes stark gedämpft ist, und somit diese Pulsationen auch nicht über den Anker weitergegeben werden, wodurch beispielsweise ein wesentlich ruhigeres Betriebsverhalten der Kupplungen erreicht wird.

Dieser Dämpfungsraum dient jedoch nicht nur als hy­ draulische Dämpfung des Ankers gegenüber externen hydrauli­ schen Pulsationen, sondern verhindert vorteilhafterweise auch eine ruckartige Bewegung des Ankers auf den Stößel bzw. die Öldurchflußbohrung, wenn durch Anlegen von Strom an die Spule ein magnetisches Feld erzeugt wird.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Druckreg­ lers besteht darin, daß die Dämpfung des Ankers in dem be­ sagten Dämpfungsraum zwischen der vorderen Lagerung des Ankers und der Stößelführung variiert und den Betriebsbe­ dingungen angepaßt werden kann. Konstruktiv ist dies sehr einfach über die Entlastungsbohrung zwischen diesem besag­ ten Dämpfungsraum und dem Ankerraum realisiert, über deren Querschnittsöffnung die Dämpfungswirkung beeinflußt werden kann, d. h. je größer der Durchmesser der Querschnittsöff­ nung dimensioniert ist, desto geringer ist die Dämpfung durch den besagten Dämpfungsraum. Selbst bei einem relativ großen Öffnungsquerschnitt der Entlastungsbohrung und damit relativ geringer Dämpfung ergeben sich insbesondere bei niedrigen Betriebstemperaturen noch wesentlich bessere Be­ triebsbedingungen gegenüber einer Bauweise, bei der auf eine Entlastungsbohrung verzichtet wird.

Ein weiterer wesentlicher Vorteil des Druckreglers gemäß der Erfindung besteht darin, daß der Schmutzeintrag, insbesondere von Eisenpartikeln in den Bereich des Magnet­ kreises, gegenüber dem Stand der Technik erheblich redu­ ziert wird, wodurch eine wesentlich höhere Lebensdauer der elektro-hydraulischen Komponenten erreicht wird.

Dieser Vorteil ergibt sich vor allem aus der Dimensio­ nierung des Stößeldurchmessers, welcher wesentlich geringer als der Durchmesser des Schließteiles ist. Dadurch, daß der Stößel mit geringem Durchmesser ausgebildet ist, z. B. ca. 1 mm, kann auch das Spiel der Passung zwischen dem Stö­ ßel und der Stößelführung so gering sein, daß deutlich we­ niger Schmutz in den Arbeitsbereich des Ankers und damit der elektro-hydraulischen Komponenten gelangt. Vor allem aber wird durch einen Stößel mit geringerem Durchmesser wesentlich weniger Öl bei dessen Bewegung verdrängt, wo­ durch der Ölaustausch bzw. die Pumpwirkung durch den Stößel erheblich reduziert wird. Durch den geringeren Ölaustausch beiderseits der Stößelführung kann vorteilhafterweise auch wesentlich weniger Schmutz von einer Seite der Stößelfüh­ rung auf die andere Seite gelangen.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und aus dem nachfolgend anhand der Zeichnung prinzipmäßig beschriebenen Ausführungsbeispiel.

Die Zeichnung zeigt eine Prinzipdarstellung eines Druckreglers für elektro-hydraulische Getriebesteuerungen im Längsschnitt.

Bezug nehmend auf das Ausführungsbeispiel gemäß der Zeichnung ist ein Druckregler für elektro-hydraulische Ge­ triebesteuerungen, insbesondere für Automatikgetriebe in Kraftfahrzeugen und Baumaschinen, dargestellt, welcher in einem Gehäuse 1 eine Magnetspule 2, die von einem Spulen­ träger 3 gehalten wird, und einen Kern 4, der als Eisenkern ausgebildet ist, aufweist.

Wird über eine nicht näher dargestellte Stromquelle Strom der Spule 2 zugeführt, so wird über die Spule 2 und den Kern 4 ein magnetisches Feld erzeugt, das Kräfte auf einen Anker 5 ausübt. Der Anker 5 ist in einem Ankerraum 6 axial beweglich und mit einer vorderen Lagerung 7 und einer hinteren Lagerung 8 gelagert. Dabei unterteilt der Anker 5 den Ankerraum 6 in einen mit Öl befüllten Dämpfungsraum 6A, der sich aus dem Zwischenraum zwischen dem Anker 5 und der vorderen Lagerung 7 ergibt, und einen Dämpfungsraum 6B, welcher dem Volumen des Teiles des Ankerraumes 6 zwischen dem Anker 5 und der hinteren Lagerung 8 entspricht. Zwi­ schen den beiden Dämpfungsräumen bzw. -volumen 6A und 6B ist ein Ölaustausch über einen Ankerspalt 9 am äußeren Um­ fang des Ankers 5 möglich.

Bei Aufbringung eines Magnetfeldes bewegt sich der Anker 5 in Richtung der vorderen Lagerung 7 und betätigt dabei mit seiner in Bewegungsrichtung liegenden Stirnsei­ te 10 einen axial frei beweglichen Stößel 11, welcher axial durch eine Stößelführung 12 geführt wird und an seinem dem Anker 5 entgegengesetzten Ende mit einer Schließeinrich­ tung 13 fest verbunden ist, in Richtung einer Öldurchfluß­ bohrung 14, durch welche ein Ölstrom dem Druckregler zu­ fließt.

Je nach Druckkraft des zuströmenden Öles und der ent­ gegengesetzt wirkenden Kraft, die durch das Magnetfeld auf den Anker und den Stößel ausgeübt wird, verschließt das Schließteil 13 die Öldurchflußbohrung 14 oder drosselt den Zufluß von Öl durch die Bohrung 14, wonach das Öl über Öff­ nungen 15 weiterfließen kann. Um den Eintrag von starken Verschmutzungen in den Druckregler zu verhindern, passiert das Öl vor Durchtritt durch die Öldurchflußbohrung 14 ein in einem Flansch 16 des Druckreglers angeordnetes Filter­ sieb 17.

Das Schließteil 13 hat einen größeren Durchmesser als die Öldurchflußbohrung 14 und ist an seiner der Öldurch­ flußbohrung 14 zugewandten Seite mit einer planen Fläche 13A ausgebildet, womit der Druckregler die Funktion eines Sitzdruckreglers erhält und das Schließteil die Funk­ tion eines Ventiles mit Flachsitz 13A, das den pulsierten, zufließenden Ölstrom proportional zu dessen Druck regelt, indem es die Öldurchflußbohrung 14 schließt oder einen ge­ drosselten Durchfluß ermöglicht.

Der durch die Pulsation des an der Öldurchflußboh­ rung 14 als Öldrucksäule anstehenden und dem Druckregler zufließenden Ölstromes in Schwingung versetzte Anker 5 wird zusätzlich zur Dämpfung durch das Öl, welches sich in den Dämpfungsräumen 6A und 6B des Ankerraumes 6 befindet, durch einen weiteren Dämpfungsraum 18, der zwischen dem vorderen Lager 7 des Ankers 5 und der Stößelführung 12 ausgebildet ist, gegenüber diesen Pulsationen geschützt. Zur Verbesse­ rung und Einstellung der Dämpfung ist in diesen Dämpfungs­ raum 18 eine Feder 19 zwischen dem Anker 5 und der Stößel­ führung 12 eingespannt.

Eine Entlastungsbohrung 20 entlang der vorderen Lage­ rung 7 des Ankers 5 ermöglicht einen Ölaustausch zwischen dem Ankerraum 6 und dem Dämpfungsraum 18, wodurch die Dämpfwirkung des Dämpfungsraumes 18 variierbar ist. Durch eine den Betriebsparametern, wie beispielsweise der Tempe­ ratur, angepaßte Querschnittsöffnung der Entlastungsboh­ rung 20 ist das Dämpfungsverhalten den Betriebsbedingungen angepaßt. Zur Dämpfung des Ankers 5 in Richtung der hinte­ ren Lagerung 8 befindet sich zwischen dem Anker 5 und einer Justiereinrichtung 21, welche als Einstellschraube 21 mit Schraubenkopf 21A und Schraubenschaft 21B ausgebildet ist, eine Dämpfungskammer 22, die mit einem separaten und abge­ schlossenen Ölvolumen befüllt ist. Konstruktiv ist diese Dämpfungskammer 22 derart ausgestaltet, daß in dem Anker 5 eine Aussparung 23 ausgeformt ist, deren Hohlraum zusammen mit dem Abstand zwischen dem Anker 5 und dem Schraubenkopf 21A der Einstellschraube 21 die Dämpfungskammer 22 dar­ stellt. Die Dämpfungswirkung wird dadurch erzielt, daß der Schraubenschaft 21B in den Hohlraum der ölbefüllten Ausspa­ rung 23 im Anker 5 hineinragt und somit bei einer Axialbe­ wegung des Ankers 5 in Richtung der Einstellschraube 21 einen Verdrängungswiderstand darstellt. Über die Einstell­ schraube 21, welche mit einer nicht näher dargestellten Verdrehsicherung ausgestattet ist, kann eine Feder 24 und somit die Vorspannkraft auf den Anker 5 justiert werden. Durch diese Justiermöglichkeit kann der Druckwert zum Öff­ nen der Durchflußbohrung 14 durch das Schließteil 13 genau eingestellt werden. Zudem wirkt die Feder 24 an der Ein­ stellschraube 21 als Gegenkraft zur Feder 19 im Dämpfungs­ raum 18 zwischen der Stößelführung 12 und dem Anker 5.

Somit weist der Druckregler nach dem Ausführungsbei­ spiel drei Dämpfungsbereiche auf, wobei der Dämpfungs­ raum 18 zwischen Stößelführung 12 und Anker 5 gegenüber dem Stand der Technik eine zusätzliche Dämpfungskammer dar­ stellt, welche die Schwingung des Ankers 5 infolge der Pul­ sation der an der Öldurchflußbohrung 14 anstehenden Öl- drucksäule reduziert und die Bewegung des Ankers in Rich­ tung der Öldurchflußbohrung 14 infolge der Kraft des Magnetfeldes abbremst.

Der Stößel 11 ist in dem Ausführungsbeispiel gemäß der Zeichnung als eine Art Lagernadel ausgebildet mit einem Durchmesser von annähernd 1 mm, wodurch die als Lager­ spalt 25 ausgebildete Passung zwischen dem Stößel 11 und der Stößelführung 12 mit so geringem Spiel ausgestaltet werden kann, daß der Ölaustausch entlang des Lagerspalts 25 infolge der Pumpwirkung, die durch die axiale Hubbewegung des Stößels 11 verursacht wird, dermaßen reduziert ist, daß kaum Schmutz durch den Lagerspalt 25 in den Dämpfungsraum 18 und somit über die Entlastungsbohrung 20 in den Anker­ raum 6 gelangen kann. Die Passung im Lagerspalt 25 kann insbesondere so gering gewählt werden, da das Ausdehnungs­ verhalten des Stößels 11 bei Temperaturschwankungen auf­ grund seines geringen Durchmessers von etwa 1 mm äußerst gering ist.

Selbstverständlich kann auch ein anderer Durchmesser für den Stößel 11 gewählt werden, wobei jedoch zu beachten ist, daß dieser möglichst gering ist, um die erwähnten Nachteile des Standes der Technik, bei dem Stößel mit einem Durchmesser im Größenbereich von etwa 5 mm eingesetzt wer­ den, zu vermeiden.

Bezugszeichen

1

Gehäuse

2

Magnetspule

3

Spulenträger

4

Kern

5

Anker

6

Ankerraum

6

A Dämpfungsvolumen

6

B Dämpfungsvolumen

7

vordere Lagerung

8

hintere Lagerung

9

Ankerspalt

10

Stirnseite des Ankers

11

Stößel

12

Stößelführung

13

Schließteil

13

A Flachsitz

14

Öldurchflußbohrung

15

Öffnung

16

Flansch

17

Filtersieb

18

Dämpfungsraum

19

Feder

20

Entlastungsbohrung

21

Einstellschraube

21

A Schraubenkopf

21

B Schraubenschaft

22

Dämpfungskammer

23

Aussparung

24

Feder

25

Lagerspalt

Claims (7)

1. Druckregler für elektro-hydraulische Getriebesteue­ rungen, insbesondere für Automatikgetriebe in Kraftfahrzeu­ gen und Baumaschinen, der als Sitzdruckregler mit einer Magnetspule (2) und einem Kern (4), die einen durch die Kraft eines Magnetfeldes axial verschieblichen Anker (5) umgeben, welcher mit einer vorderen und einer hinteren La­ gerung (7, 8) gelagert ist, und mit einem Stößel, der an einem Ende mit einer Stirnseite des Ankers (5) im Bereich von dessen vorderem Lager (7) fest verbindbar ist oder lose an diese angrenzt und ein Schließteil für eine Öldurchfluß­ bohrung (14) aufweist sowie mit einem ölbefüllten Anker­ raum (6), der von dem Anker (5) in zwei Dämpfungsvolumi­ na (6A, 6B) unterteilt ist, und einer ölbefüllten Dämp­ fungskammer (22) zwischen einer Justiereinrichtung und der hinteren Lagerung (8) des Ankers (5) auf seiner dem Stößel abgewandten Seite ausgebildet ist, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Schließteil (13) einen größeren Durchmesser als der Stößel (11) aufweist und daß zur Lage­ rung des Stößels (11) eine Stößelführung (12) vorgesehen ist und daß zwischen der vorderen Lagerung (7) des An­ kers (5) und der Stößelführung (12) ein weiterer mit Öl befüllter Dämpfungsraum (18) ausgebildet ist, der über eine Entlastungsbohrung (20) mit dem Ankerraum (6) verbunden ist.

2. Druckregler nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß in dem Dämpfungsraum (18) eine Feder (19) zwischen dem Anker (5) und der Stößelfüh­ rung (12) angeordnet ist.

3. Druckregler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Justiereinrichtung als Einstellschraube (21) ausgebildet ist.

4. Druckregler nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß die ölbefüllte Dämpfungskammer (22) im Bereich der Einstellschraube (21) als eine axiale Aussparung (23) im Anker (5) ausgebildet ist, in welche der Schaft (21B) der Einstellschraube (21) ragt.

5. Druckregler nach einem der Ansprüche 3 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß zwischen einem Schraubenkopf (21A) der Einstellschraube (21) und einem Boden der Aussparung (23) eine vorgespannte Fe­ der (24) angeordnet ist.

6. Druckregler nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß die Stellung des Schließteiles (13) an der Öldurchflußöffnung (14) durch die Einstellschraube (21) einstellbar ist.

7. Druckregler nach einem der Ansprüche 1 bis 6, da­ durch gekennzeichnet, daß das Schließ­ teil (13) mit einem Flachsitz (13A) ausgebildet ist.