DE2031804C3 - Drucksteuerventil - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Drucksteuerventil, sbesondere für das hydraulische Steuersystem eines Ibsttätig schaltenden Wechselgetriebes, zur Montage ι die Ausgangswelle des Getriebes, nut einem Vcntilhäuse, in dem eine Strömungsmittelzuführöflniing, ie Strömungsmittcliiuslaßöffnung und eine Ablaßöffing vorgesehen ist, und mit einem in dem Ventilgeuse bewegbaren Primärventilelenient, das in Richtung der Zentrifugalkraft von einer Feder belastet ist und entgegengesetzt vom Strömungsmittelzuführdruek beaufschlagbar ist und eine Schulter aufweist, um den Strömungsmitteldruck durch das Gleichgewicht von Federkraft. Zentrifugalkraft und Strömungsmittelzuführdruck zu steuern, sowie mit einem der Zentrifugalkraft entgegen einer Federkraft unterworfenen Sekundärventilelement. das den Druck erst oberhalb einer bestimmten Drehzahl der Getriebeausgangswelle an der Ströniungsmittelauslaßöffnung anstehen läßt.

Ls ist ein Drucksteuerventil dieser Art bekannt (USA. Patentschrift 3 561 295). Bei diesem bekannten Drucksteuerventil handelt es sich um ein Verbundsteuerveniil mit zwei Steuerventilelementen, die in getrennten Ventilgehäusen untergebracht sind. Die Verbundsteuerventileinheit mit den zwei Steuerventileiementen ist an die Ausgangswelle des Getriebes montiert, um in die StrömungsmiltHauslaßöffnung einen der jeweiligen Fahrzeuggeschwindigkeil entsprechenden Strömungsmitteldruck abzugeben. In dem Primärventilelement wird der Druck des zugeführten Strömungsmittels in bekannter Weise gesteuert, wobei sich der Steuerdruck aus dem Gleichgewicht zwischen Zentrifugalkraft, einer Federkraft und dem Strömungsmitteldruck bestimmt. Das Strömungsmittel wird dann dem Sekundärventilelement zugeführt. Bei diesem Sekuiidärventilelement handelt es sich um ein Umschaltventil, das erst oberhalb einer bestimmten Fahrzeuggeschwindigkeit, d. h. oberhalb eines bestimmten Steuerdrucks wirksam wird. Dieses bekannte Drucksteuerventil besteht somit aus zwei getrennten Teilen, die durch Leitungen miteinander zu verbinden sind. Dadurch wird der Raumbedarf beträchtlich und die Herstellung aufwendig. Die Strömungsmittelleitungen zwischen den beiden Teilen bilden Quellen fur Undichtigkeiten.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Drucksteuerventil zu schaffen, das geringeren Raumbedarf hat, dessen Herstellung und Montage vereinfacht ist. um mögliche Quellen von Undichtigkeiten auszuschalten.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Primärventilelcment und das Sekundärveniil· element gemeinsam in dem Ventilgehäuse untergebracht sind, indem das Sekundärventilelement gleitbar von einer Kammer aufgenommen ist, die in dem Primärventilelement vorgesehen ist, und daß das Sckundärventilelement entgegen der Zentrifugalkraft von einer zweiten, an dem Primärventilelement abgestützten Feder gegen dieses Primärventilelement belastet ist.

Das erfindungsgemäße Drucksteuerventil besitzt demgemäß ein einziges Ventilgehäuse, in dem die beiden Ventilelemcnte. die bei der bekannten Konstruk tion in verschiedenen Gehäusen untergebracht sind, gemeinsam angeordnet sind. Das Sekundärventilelement befindet sich sogar innerhalb des Primärventilelements, wodurch sich eine äußerst kompakte und raumsparende Konstruktion ergibt. Äußere Strömungsmittelleitungen entfallen, so daß eine optimale Dichtigkeit gewähr leistet ist.

Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Umcransprüchen.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand sehematischer Zeichnungen an mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert.

F i g. I bis 3 sind schematische Schnittansichten eines Drucksteucrveniils nach der Erfindung und zeigen dieses in unterschiedlichen Beiriebsziiständeti;

Fig. 4 bis 6 sind den F i g. I bis 3 entsprechende

Darstellungen, die cine abgewandelte Ausführungsform les Drucksteuerventil nach der Erfindung verdeutlichen:

F i g. 7 ist eine graphische Darstellung der Steueriruckkennwerte für die beiden Ausführungsformen lach den F i g. I bis 6.

In Fi g. 1 ist das erfindungsgemäße Drucksteuerven-[il allgemein mit 10 bezeichnet und besitzt ein hohles, allgemein zylindrisches Ventilgehäuse 11, das fest auf ?iner Ausgangswelle (nicht gezeigt) des Getriebes einer Übertragungsanlage sitzt und mit dieser um eine Achse A der Ausgangswelle drehbar ist. Das Außeneride des Ventilgehäuses 11 ist durch eine Außenendwand 12 geschlossen, die an das Gehäuse angeformt ist. Im Inneren des Ventilgehäuses Il sitzt axial verschiebbar ein Primärventilelement 13 mit einer inneren und einer äußeren Kammer 13a bzw. 13b, die durch eine Zwischenwand 13c voneinander getrennt sind, sowie ein .Sekundärventilelement 14. das von der äußeren Kammer I Jb des Primärventilelements 13 aufgenommen ist. In der Seilenwand des Ventilgehäuses 11 ist eine Reihe von im Abstand stehenden Öffnungen vorgesehen, die jetzt in der Reihenfolge ihres Abs;ands von der Achse -\ der Ausgangswelle angeführt werden, nämlich eine erste Ablaßöffnung 15, eine Slrömungsmiltclauslaßöffnung 16 zur Abgabe eines regulierten Steuerdrucks, eine Strömungsmittelzufuhröffnung 17. die mit einer Quelle für Druckströmungsmittel verbunden ist und eine zweite Ablaßöffnung 18. Neben dem Innenende des Ventilgehäuses 11 ist an diesem zur Begrenzung der F.inwärtsgleitbewegung des Primärventilelements Π ein Schnappring oder Sprengring 19 fest verankert. Das Ventilgehäuse 11 ist im Inneren so ausgebildet, daß der Innendurchmesser Di seines einwärts von der Aus laUöffnung 16 gelegenen Abschnitts großer als dor Durchmesser D¹ des verbleibenden Abschnitts ist. der auswärts von der Öffnung 16 gelegen ist.

Das Primärvcntilelement 13 ist zwischen dem Schnappring 19 und der Außenwand 12 des Ventilgehiiuses 11 axial verschiebbar und hat zwei im Abstand stehende Schultern 20 und 21 unterschiedlichen Durchmessers, die im wesentlichen gleich dem Innendurchmesser Di bzw. Di des Ventilgehäuses 11 sind. Der Raum zwischen den Schultern 2Ό und 21 bildet einen Kanal 22. Die Schulter 20 kann die erste Ablaßöffnung 15 schließen und öffnen. Die Schulter 21 ist mit Löchern 2\ und 24 vci sehen, die beim .vialen Verschieben des Ventilelements Π mit den Öflnungcn 17 b/w. 18 des Ventilgehäuse* 11 in Verbindung bringbar sind. Neben dem Außenende des Primärventilclements 13 ist ein Schnappring 25 für die Begrenzung der Auswärtsgleitbewegung des Sekundärventilclemcnts 14 vorgesehen. Die Einwärtsgleitbewegung des Sekundärventilelements 14 wird durch die Zwischenwand 13t· begrenzt, die mit dem Primärvcntilelement 13 aus einem Stück besteht. Zwischen dem Schnappring 19 und der Zwischenwand 13t* befindet sich eine Druckfeder 26, die normalerweise das Primärventilclement 13 gegen die Außenendwand 12 des Ventilgehäuses 11 vorspannt.

In dem Sekundärventilelement 14 ist ein Loch 27 vorgesehen, das selektiv mit den Löchern 23 und 24 des Primiirventilclcmcnts 13 in und außer Verbindung bringbar ist, wenn das Sekundarventilelement 14 zwischen dem Schnappring 25 und der Zwischenwand 13c f>5 entlang der Innenwand des Primärventilelements 13 gleitet. Auf dem Schnappring 25 sitzt im Sckundärvcntilelemcnt 14 eine Druckfeder 28. so daß das Sekundärventiielement normalerweise in Richtung auf die Zwischenwand 13c vorgespannt wird.

Bleibt die Übertragungsanlage in Ruhe, wird das in dieser Weise aufgebaute Drucksteuerventil nicht mit Strömungsmitteldruck beaufschlagt, so daß das Primärventilelement 13 unter der Wirkung der Feder 26 gegen die Außenendwand 12 des Ventilgehäuse 11 gedrückt wird. Das Sekundärventilelement 14 wird in gleicher Weise unter der Wirkung der Feder 28 gemäß F i g. 1 gegen die Außenseite der Zwischenwand 13c des Primärveniilelements 13 gedrückt.

Dreht sich die Ausgangswelle mit niedriger Geschw indigkeit. wird der von der Oruckströniungsmittelqucllc gelieferte Leitungsdruck über das mit der Strömungsmittelzufuhröffnung 17 verbundene Loch 27 des Sckundärventilelements 14 in die Kammer 13a eingeführt. Dieser eingeführte Druck verschiebt das Pnmärventilelement 13 gegen die kombinierte Kraft aus der Wirkung der Feder 26 und einer in Gegenrichtung auf das Element wirkenden Zentrifugalkraft einwärts oder in Richtung auf den Schnappring 19 am Innenende des Ventilgehäuses 11, bis das Primärventilelement 13 gemäß F i g. 2 in die Stellung gelangt, in der es den Schnappring 19 berührt. Bei dieser Stufe ist die auf den Sekundärventilelenient 14 wirkende Zentrifugalkraf¹ relativ klein, so daß das Ventilelement weiterhin durch die Wirkung der Feder 28 gemäß F i g. 2 gegen die Zwischenwand 13c gedrückt wird. Aus dieser figur ersieht man. daß noch kein Steuerdruck erzeugt wird, weil die Verbindung zwischen der Auslaßöffnung 16 und der Ablaßöffnung 15 über den Kanal 22 noch besteht.

Steigt die Geschwindigkeit der Ausgangswelle an. bewegt sich das Sekundärventilelement 14 unter dem LmIIuW der vergrößerten Zentrifugalkraft von der Achse Λ der Ausgangswelle weg und stößt gegen den Schnappring 25. Durch diese Bewegung des Sekundärventilclements 14 wird das Loch 27, das sich mit der Zulühröffnung 17 in Verbindung befand, in eine Lage gebracht, in der es mit der Ablaßöffnung 18 verbunden ist. so daß der in dem Hohlraum 13b vorhandene Strömungsmitteldruck hierdurch abgelassen wird. Dies fuhrt dazu, daß sich das Primärventilelement 13 unter den einwirkenden Kräften aus der Feder und den Zentrifugalkräften auswärts bewegt, so daß eine Verbindung /wischen den Öffnungen 18 und 17 gemäß F 1 g. 3 hergestellt wird. Das Strömungsmittel innerhalb der Kammer 13b wird daher durch die Ablaßöffnung 18 über die Löcher 24 und 27 des Primärveniilelements 13 bzw. des Sekundärventilelements 14 abgelassen. Gleichzeitig beginnt der Steuerdruck an der Ströniungsmittelzuführöffnung 17 in die Strömungsmittelauslaßöffnung 16 durch den durch die Schulter 21 des Primärventilelements 13 gebildeten Kanal oder Öffnung /u gelangen. Der in den Kanal 22 eingeführte Steuerdruck wird teilweise durch die von der Schulter 20 des Primarventilelemenis 13 gebildete Öffnung der Ablaßöffnung 15 abgelassen. \>:r Strömungsmitteldruck innerhalb des Drucksteuerventil ist auf Grund der Durchmesserdifferenz zwischen den Schultern 20 und 21 nach innen gerichtet und mit der kombinierten Kraft der Feder 26 und der Zentrifugalkraft im Gleichgewicht, wenn die beiden Venülelemente 13 und 14 die in I·" i g. 3 dargestellten Stellungen einnehmen. Wenn die Ausgangswellendrehzahl weiter erhöht ist, bewegt sich das Primiirveniilelement 13 unter dem Einfluß einer erhöhten Zentrifugalkraft nach außen, und der in der .Strömungsmittelzufuhröffnung 17 durch die Schul-

ter 21 gebildete Strömungsmittclkanal erweitert sich und erzeugt einen erhöhten Steuerdruck an der Strömungsmittelauslaßörfnung 16.

Ein Beispiel der Beziehung /wischen der Ausgangswellendrehzahl und dem Steuerdruck isi in F i g. 7 dargestellt, worin die Ordinate den Steuerdruck und die Abszisse die Ausgangswellendrehzahl darstellt. Wie in I ig. 2 dargestellt, ist das Primärvcntilclemem 13 bei niedrigen Ausgangswellendrehzahlen (/.. B. im Bereich von 0 bis 500 Upm) gegen den Schnappring 19 unter dem Einfluß des Strömungsmitteldrucks gedrückt gehalten, der in die Kammer 13b durch das Loch 27 eingeführt ist, das sich in Strömungsmittelverbindung mil der Strömungsmittelzuführöffnung 17 befindet, so daH der Steuerdruck an der Strömungsmittelauslaßöffnun^ 16 auf 0 gehalten ist. Wenn die Ausgangswellendrehzahl einen vorbestimmten Wert (/.. B. 500 Upm) erreicht, wird das Sekundärventilelement 14. wie in Fig. 3 dargestellt, durch die resultierende Kraft der Zentrifugalkraft und der Druckfeder 28 nach außen bewegt, um an dem Schnappring 25 anzuliegen. So wird der Leitungsdruck an der Strömungsmittelzuführöffnung 17 durch das Primärventilelement 13 gesteuert, so daß der Steuerdruck an der Strömungsmittelauslaßöffnung 16 in Abhängigkeit von den Änderungen der Ausgangswcllendrehzahl geregelt wird.

Die F i g. 4 bis 6 zeigen eine abgeänderte Form eines erfindungsgcinäßen Drucksteuerventil, das ein Ventilgehäuse Il und Primär- und Sekundärventilelemcnte 13 bzw. 14 ähnlich den in der in den F i g. 1 bis 3 dargestellten Ausführungsformen aufweist. In dieser abgeänderten Ausführungsform ist das Ventilgehäuse 11 jedoch nur mit einer Ablaßöffnung 15 versehen und an seinem äußeren Ende in einem ringförmigen Flansch 29 zur Beschränkung der nach außen gerichteten Gleitbewegung des Primärventilelemcnts 13 gebildet. An dem äußersten Ende des Primärventilelements 13 ist eine Schulter 30 gebildet, die sich in Gleitberührung mit der Innenwand des Ventilgehäuses 11 befindet.

Wenn sich nun die Ausgangswelle der Übertragungsanlage nicht dreht, wird der Leitungsdruck von der Strömungsmitteldruckquelle nicht zu der Strömungsmittelzuführöffnung 17 geführt, so daß die Ventilelemente 13 und 14 in den in F i g. 5 dargestellten Stellungen durch Wirkung der Federn 26 und 28 gehalten werden. Wenn die Ausgangswelle mit niedrigen Drehzahlen umläuft und der Leitungsdruck von der Strömungsmiueldruckwclle zu der Öffnung 15 geführt wird, wird das Primärventilelement 13 auf Grund der Diirchmesserdiffcrenz zwischen den Schultern 20 und 21 gegen die auf es einwirkende Zentrifugalkraft nach innen in Richtung der Drehachse A gedrückt. Gleichzeitig bewegen sich das Sekundärvcniilclement 14 und demgemäß das Primärventilelemeni 13 in die in F i g. 6 dargestellten Stellungen und werden in diesen Stellungen gehalten, bis die Drehzahl der Ausgangswellc einen voibestimmten Wert (z. B. etwa 500 Upm) erreicht. Bei niedrigen Geschwindigkeiten ist die Strömungsmittel-/uführöffnung 17 im wesentlichen durch die Schulter 21 des Primärvcntilelemenis 13 geschlossen und die Ablaßöffnung 15 durch die Schulter 20 in nennenswertem Grad geöffnet, so daß an der Strömungsmittelauslaßöffnung 16 kein Steuerdruck erhalten wird.

Wenn die Drehzahl der Ausgangswelle weiter erhöht ist. wird das Sekundärventilelement 14 unter dem Einfluß der auf es einwirkenden Zentrifugalkraft gegen die Wirkung der Druckfeder 28 nach außen von der Achse A der Ausgangswellc fortbewegt und stellt eine Verbindung zwischen den Löchern 23 und 24 des Primär ventilclements 13 über einen Kanal 31 her, der z\u sehen den Schultern 32 und 33 des Sekundärvcntilelcmenls 14 gebildet ist. So wird ein gesteuerter Druck durch den Kanal 31 und die Slrömungsmitielauslaßöffnung 16, wie in F i g. 6 dargestellt, geliefert.

l>r in den I ig. 4 bis fa dargestellte Aufbau kann ebenfalls die in der Skizze der F i g. 7 dargestellte Steuerdruck Kennlinie liefern. Bevor die Drehzahl der Ausgangswellc einen vorbestimmten Wert (/. B. etwa 500 Upm) erreicht, und bevor eine Verbindung /wischen den Öffnungen 16 und 17 durch die durch eine erhöhte Zentrifugalkraft bedingte nach außen gerichtete Verschiebung des Sekundärventilclements 14 hergestellt ist. tritt kein Steuerdruck auf. wobei der Ausgangsdruck durch die Schulter 21 des Primärvcntilclements 13 geregelt ist. Wenn sieh die Ausgangswelle mit einer weiter erhöhten Drehzahl dreht, wird das Primärvcntilelcment 13 unter dem Einfluß der auf es einwirkenden Zentrifugalkraft gegen den Strömungsmitteldruck, der auf Grund der Durchmesserdifferenz, zwischen den Schultern 20 und 21 nach innen gerichtet ist. nach außen gedrückt, so daß die Schulter 21 die Strömungsmittelauslaßöffnung 16 weiter öffnet, um einen erhöhten Steuerdruck an der Strömungsmittelauslaßöffnung 16 zu erzeugen.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Drucksteuerventil, insbesondere für das hydraulische Steuersystem eines selbsttätig schaltenden Wechselgetriebes, zur Montage an die Ausgangsweüe des Getriebes, mit einem Ventilgehäuse in dem eine Strömungsmittelzuführöffnung, eine Ströniungsmiuelausiaßöffnung und eine Ablaßöffnung vorgesehen ist, und mit einem in dem Ventilgehäuse bewegbaren Primärventilelement, das in Richtung der Zentrifugalkraft von einer F'eder belastet ist und entgegengesetzt vom Strömungsmittelzuführdruek beaufschlagbar ist und eine Schulter aufweist, um den Strömungsmitteldruck durch das Gleichgewicht von Federkraft, Zentrifugalkraft und Strömungsmittelzuführdruek zu steuern, sowie mit einem der Zentrifugalkraft entgegen einer Federkraft unterworfenen Sekundärventilelement, das den Druck erst oberhalb einer bestimmten Drehzahl der Getriebeausgangswelle an der Siröiviingsmittelauslaßöffnung anstehen läßt, dadurch gekennzeichnet, daß das Primärveniilelement (13) und das Sekundärventilelement (14) gemeinsam in dem Ventilgehäuse (11) untergebracht sind, indem das Sekundärventilelement gleitbar von einer Kammer (13/?) aufgenommen ist, die in dem Primärventilelement vorgesehen ist, und daß das Sekundärventilelement entgegen der Zentrifugalkraft von einer zweiten, an dem Primärventilelcment abgestützten Feder (28) gegen dieses Primärveniilelement belastet ist.

2. Drucksteuerventil nach Anspruch I. dadurch gekennzeichnet, daß in dem Ventilgehäuse (11) zwei Ablaßöffnungen (15, 18) vorgesehen sind und das Primärventilelement (13) zwei in Abstand angeordnete Schultern (20. 21) aufweist, die in Abschnitten des Ventilgehäuses mit unterschiedlichem Innendurchmesser glcitbar sind, wobei die eine Schulter (21) Löcher (23. 24) zum selektiven Zusammenwirken mit der Zuführöffnung (17) und der Ablaßöffnung (18) und Jas Sekundärventilclement (14) ein Loch (27) zum selektiven Zusammenwirken mit den Löchern (23. 24) aufweist.

3. Drucksteuerventil nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß in dem Ventilgehäuse (11) eine einzige Ablaßöffnung (15) vorgesehen ist und das Primärventilelement (13) zwei in Abstand angeordnete Schultern (20. 21) aufweist, die in Abschnitten des Ventilgehäuses mit unterschiedlichem Innendurchmesser gleitbar sind, wobei die eine Schulter (21) Löcher (23, 24) zum selektiven Zusammenwirken mit der Zuführöffnung (17) und der Auslaßöffnung (16) und das Sekundärventil (14) einen Kanal (31) zum Zusammenwirken mit den Löchern (23, 24) aufweisi.