DE2511152A1

DE2511152A1 - Elektromagnetisches steuerventil, insbesondere fuer selbsttaetig schaltende kraftfahrzeug-getriebe

Info

Publication number: DE2511152A1
Application number: DE19752511152
Authority: DE
Inventors: Arwed Von Koch
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: KOCH, ARWED VON, DIPL.-ING., 7000 STUTTGART, DE
Priority date: 1975-03-14
Filing date: 1975-03-14
Publication date: 1976-09-23
Also published as: US4120481A; DE2511152C2

Description

Dnimler-Benz Aktiengesellschaft Da im IO 499/4

Stuttgart _{7# März}

Elektromagnetisches Steuerventil, insbesondere für selbsttätig schaltende Kraftfahrzeug-Getriebe

Die Erfindung betrifft ein elektromagnetisches Steuerventil für Druckmedien, insbesondere für Arbeite- oder Steuerdruck bei selbstätig schaltenden Kraftfahrzeug-Getrieben, wobei ein gedrosselt zufließendes Druckmedium mit Hilfe eines Überdruckventils steuerbar ist., dessen Ventilkörper gegenüber dem zugeordneten Ventilsitz mittels eines sich im wesentlichen quer dazu erstreckenden Ankers in Abhängigkeit von der Erregung eines ringförmigen Elektromagneten bewegbar ist, wobei der Anker um eine außerhalb der Magnetspalte liegenden Achse schwenkbar ist.

Ein Ventil der vorstehenden Art wurde bereits mit der Patentanmeldung P 23 26 627 vorgeschlagen, wobei aber der Magnetraum vom Ventilraum nicht getrennt ist. Infolgedessen können sich Verunreinigungen, die im Olstrom vorhanden sind, in den Magnetspalten absetzen, so daß die exakte Steuerung beeinträchtigt wird. Ferner läßt sich das vorgeschlagene Ventil nicht unabhängig von seiner L*sge anbauen,, Und schließlich laßt sich auch die Steuercharakteristik dieses Ventils nicht ändern. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Ventil zu schaffen, das die genannten Nachteile nicht mehr aufweist. Diese Aufgabe wird bei den eingangs genannten Ventilen gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß das aus Anker und Ventilverschlußkörper gebildete System im wesentlicSsen ins Ma s s en schwerpunkt an einer Membran dieliterad aufgelaängt ist, die den Magnetteil dichtend ^rom Fentilteil trennt und daß die Schwenkachse des Systems in der Membreaebene liegt.

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Die Ausbildung n®eh dens Erfinduragsvorschlag hat den großen Vorteil, daß nun der Ventilraum und der Magnetraum völlig voneinander getrennt sind. Der Magnetspalt kann also nicht mehr verunreinigt werden. Es ergeben sich dabei auch noch Montagevprteile, weil beide Teile gewissermaßen als Einzelaggregate hergestellt und vormontiert werden können. Weiterhin ergibt sich durch die Aufhängung im Massenschwerpunkt eine weitgehende Unabhängigkeit von der Einbaulage, die dann die Steuerfunktion des Ventils nicht mehr beeinflussen kann. Weiterhin ergibt sich eine reibungsfreie Aufhängung insbesondere dann, wenn e.rfindungs gemäß eine Schneidenlagerung gewählt wird.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, der Anker als ein vorzugsweise konischer Zapfen ausgebildet und zentrisch zum Ringmagneten angeordnet ist, und daß dieser Anker unmittelbar neben der Membran einen ringförmigen ersten Polschuh des Elektromagneten durchstößt und dem von der Membran entfernten Ende dieses Ankers ein außerhalb der Symmetrieachse liegender zweiter Polschuh des Elektromagneten zugeordnet ist. Hierdurch ergibt sich nun die vorteilhafte Möglichkeit, die Steuercharakteristik zu verändern. So kann ζ* B. einfach durch Schwenken des zweiten Polschuhs die Richtung der Magnetkraft umgekehrt werden. Man kann auf diese Weise z. B. positiv-proportionale Dsnicksteuercharakteristiken mit oder ohne Vordruck, sowie auch negativ-proportionele Steuercharakteristiken erreichen,, und/oder durch geringe Schwenkwinkel einem Tcsleramzausgleieti erzielen..

Iin einzelnen wird -rorgeselilagega,, <3eß der zweit© Polschuh sich auf einem um die Syeaetrieecfese schwenkbaren Eimsatsteil angeordnet ist. D©2* Eisisatzteil kanm natürlicfe auch selbst den Polschuh bilden.=, Mesa «iesikt faiesr ±n erster Linie an einen drehbares Stopfen ύ®τ ds&E°©Ss eiaiG Kkattes* durch feine Verzahnungen oder isi. @isa©ir asaderesB. Art imd Weise in jeder beliebigem Stellung festgelegt werden kasiiie Dato®! wird vorgeschlagen_t daß der ssvjeite Polschuh dem Anker ins wesentlichen stirnseitig gegenüberliegend angeordnet ist=, Für ein®

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universelle Binstellbarkeit erfolgt nach der Erfindung die Ausbildung so, daß der Anker an seinem-von der Membran entfernten Ende kugelkalottenformig um den Schnittpunkt zwischen Symmetrie- und Schwenkachse ausgebildet ist und daß der zweite Polschuh eine entsprechende Ausbildung aufweist. Mit den auf diese Weise möglichen feinen Verschwenkungen des zweiten Polschuhs gegenüber dem Anker läßt sich eine feine Abstufung erreichen, so daß man z. B. mehrere zusammenwirkende Ventile ganz genau aufeinander abstimmen kann.

Eine andere Möglichkeit liegt darin, daß der zweite Polschuh seg~mentartig ausgebildet und dem Umfang des Polschuhs Augeordnet ist. Und schließlich kann man für die Erzeugung höherer Drücke die Anordnung so treffen, daß der zweite Polschuh dem Anker sowohl stirnseitig gegenüber liegt als auch mit einem segmentartigen Ansatz seinen Umfang umfaßt.

Bezüglich der Ventil- bzw. Ankerausbildung schlägt die Erfindung vor, daß die Membran zwischen dem Anker und einem T-förmigen Tragarm eingespannt ist_s dessen Querbalken die Schwenkachse mit einer Schneidenlagerung oder dgl. bildet und dessen Mittelbalken am Fuß eine einstellbar« Traghülse für den Ventilstift aufnimmt. Dabei kann die Traghüls© im einem Längsschlitz des Tragarmes angeordnet sein. Durch die Klemmwirkung des Schlitzes wird die Traghülse - die für ihre Verstellung als Schraubhülse ausgebildet sein kann - in jeder beliebigen Lage ohne zusätzliche Sicherung festgeklemmt.

Bei einer Ausführungsform nach der Erfindung ist der Ventilstift mit einer Kegelspitze versehen und wirkt mit dieser Kegelspitze unmittelbar mit dem Ventilsitz zusammen. Er führt sich also gewissermaßen mittels seiner Kegelspitze selbst im Ventilsitz. Diese Führung kann noch unterstützt werden durch einen Zapfen an der Kegelspitze, der in die Zulauf bohrung weiter hineinreicht und das Herausfallen verhindert* Bei einer anderen Ausführungsform dient als Ventilverschlußkörper eine einseitig geschlossene Zylinderhülse snit ebenem Boden, die in einer Gelläusebohrung längsverscb.±©feli©ta geführt ist.

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Pic Übertragung der Bewegung des Ankers erfolgt erfindungsgemäß dadurch9 daß ±n die Zylinderhülse ein Stift mit koni-3ehern Ende eingreift, dessen anderes Ende in der Traghülse abgestützt ist. Mit der Form des Ventilsitzes (kegelig oder flach) wird der Temperatürgang des Ventils beeinflußt.

Bei beiden geschilderten Ausführungsformen kann die Magnetkraft unmittelbar gegen den Druck wirken. Andererseits ist auch die Zuordnung einer Feder möglich. Hierfür wird dann vorgeschlagen, daß auf dem Fuß des Tragarmes konzentrisch zur Traghülse eine Feder angeordnet ist, deren anderes Ende sich auf einem einstellbaren Widerlager im Gehäuse abstützt. Die Feder ist zur Einstellung eines Grunddruckes erforderlich, wenn die Magnetkraft gegen den Druck bzw. mit dem Druck gegen die Feder wirken soll. '

Das erfindungsgemäße Ventil kann universell angewendet werden. Besonders eignet es sich für eine stufenlose Retardersteuerung bzw. für die Steuerung, z. B. von Modulierdruck und/oder Steuerdruck bei einem selbsttätig schaltenden Kraftfahrzeuggetriebe.

Einzelheiten der Erfindung zeigen die Ausführungsbeispiele der Zeichnung und zwar zeigt

Fig. 1 eine erste Ausführungsform im Längsschnitt,

Fig. 2 dieselbe Aueführungsform um 90° gedreht in Ansicht (auszugsweise geschnitten)

Fig. 3 *-c Schemaskizzen über die mit dem Ventil erreichbaren Steuercharakteristiken,

Fig. 4 eine zweite Ausführungsform im Längsschnitt,

Fig. 5 eine dritte Ausführungsform ebenfalls im Längsschnitt (öldicht für Außenanbau) und

Fig. 6 eine vierte Ausführungβform für hohen Druck im ^Schnitt (teilweise).

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Nach den Figuren 1 rind 2 besteht das ganze Steuerventil 10 aue einem Magnetteil 11 und einem Ventilteil 12. Beide Teile sind durch eine dazwischen liegende Membran 13 öldicht voneinander getrennt· Im Magnetteil 11 befindet sich ein topfförmiger Elektromagnet Ik, der unmittelbar neben der Membran 13 einen kreisringförmigen ersten Polschuh 15 aufweist. Dieser erste Polschuh 15 bildet einen ersten ringförmigen Magnetspalt l6 mit einem als Anker wirkenden Konuszapfen 17« Auf einem kurzen Ansatz 18 desselben ist die Membran 13 zentriert. Ein Verbindungszapfen 19 verbindet diesen Anker 17 mit einem Tragarm 20 im Ventilteil. Der Tragarm 20 ist T-förmig ausgebildet. Der Querbalken 21 des Tragarms 20 -siehe hierzu Fig. 2 - bildet mit zwei entsprechenden Wider-

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lagerzapfen 22 im ersten Polschuh 15 eine Schneidenlagerung, derart, daß die Schwenkachse 23 des aus Anker und Ventil gebildeten ganzen Systems in der Ebene der Membran 13 liegt. Der Massenschwerpunkt dieses Systems liegt direkt oder nur mit ganz geringfügigen Abweichungen im Schnittpunkt dieser Schwenkachse mit der Symmetrieachse, so daß also das ganze System im Massenschwerpunkt aufgehängt ist. Es kann daher in jeder Einbaulage verwendet werden, weil äußere Einflüsse, wie z. B. Stöße oder Anfahr- bzw. Bremsbeschleunigungen kein Drehmoment auf dieses System ausüben können.

Das der Membran abgewandte Ende 2k des Ankers 17 ist kugelkalottenfönaig ausgebildet. Ihm gegenüber, und zwar exzentrisch zur Symmetrieachse liegt ein zweiter Polschuh 25« so daß ein zweiter Magnetspalt 26 entsteht. Der zweite Polschuh 25 ist im Deckel 27 mittels eines Schraubstopfens 28 drehbar angeordnet und durch eine Mutter 29 in jeder beliebigen Lage feststellbar.

Der Längsbalken 30 des Tragarms 20 ist am Ende geschlitzt und in diesen Schlitz 31 ist eine Traghülse 32 als Schraubstopfen einstellbar eingeschraubt. Diese Traghülse 32 dient zur Aufnahme eines Ventilstiftes 33» der mit einem Konusende Jk unmittelbar mit dem Ventilsitz zusammenwirkt. Eine Feder 35 ist konzentrisch zu dieser Traghülse 32 angeordnet. Sie stützt sich «tit ihrem anderen Ende auf einen Einstellstopfen 36 im Gehäuse ab. Durch die Zulauf öffnung 37 strömt über eine nicht mehr dargestellte Drossel das Druckmedium zu und tritt dann durch die Öffnung 38 drucklos wieder aus. Der geregelte Druck wird also zwischen Drossel und Zulauföffnung 37 abgegriffen.

Wird bei dee dargestellten Ventil der Elektromagnet mehr oder weniger erregt, so übt der zweite Polschuh 25 auf das aus Anker 17 und Tragarm 20 gebildete System ein Drehmoment um die Schwenkachse 23 aus, welches gleichsinnig zur Federkraft entgegen dem Zulauf druck wirkt* Auf diese Weise läßt sich eine Steuercharakteristik erreichen, wie sie z. B. in der

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Figur 3c dargestellt ist. Die Feder 35 ist dabei für den Vordruck 39 maßgebend. Würde man die Feder weglassen, dann ergäbe sich eine Steuercharakteristik gemäß der Darstellung in Figur 3a. Wenn man nun den zweiten Polschuh 25 um l80° schwenkt (er würde dann in Figur 1 unten liegen), dann wirkt das von ihm ausgeübte Drehmoment entgegen der Federkraft und gleichsinnig zum Druck. In diesem Fall ergibt sich eine Steuercharakteristik gemäß der Darstellung in der Figur 3b, wobei wiederum der dort dargestellte Vordruck 40 von einer entsprechenden Feder (anstelle der gezeichneten Feder 35) abhängt.

Figur 4 zeigt eine prinzipiell gleiche Anordnung. Der zweite Polschuh 25b ist wieder stopfenartig ausgebildet und außen mit einem Flansch 4l versehen. Die Innenfläche 42 dieses Flansches 4l ist - wie die entsprechende Fläche des Deckels 27 mit einer feinen Verzahnung versehen. Eine Feder 43 hält diese Verzahnung ständig im Eingriff, so daß der zweite Polschuh 25b in der einmal eingestellten Lage festgelegt ist.

Der Ventilverschlußkörper wird hier von einer Zylinderhülse 44 mit einem geschlossenen, ebenen Beden 45 gebildet.- Diese * !Eylinderhülse 44 ist in einer Gehäusebohrung 46 geführt, so daß sie sich gegenüber dem Ventilsitz 4? nur achsparallel verschieben kann. Ein Übertragungsstift 43 übernimmt die Verbindung zur Traghülse 32. Eine Feder ist bei dieser Ausführungsform nicht vorhanden. Es ergibt sich daher dieselbe Wirkungsweise wie bei dem Ventil gemäß Figur 1, jedoch mit der Charakteristik gemäß Fig. 3a. Ein solches Ventil kann mit gutem Erfolg für eine Retardersteuerung eingesetzt werden, wobei der den Elektromagneten 14 durchfließende Strom vo» Bremspedal gesteuert wird. Beim Durchtreten des Bremspedals steigt daher mit steigendem Stromdurchfluß auch der Druck im Retarder, d. h. damit seine Bremswirkung.

Figur 5 zeigt ein elektromagnetisches Steuerventil für die Modulierdrucksteuerung bei einem selbsttätig schaltenden Kraftfahrzeuggetriebe. Der grundsätzliche Aufbau entspricht

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der Ausführungsform gemäß den Figuren 1 und 2 bzw. 4. Der zweite Polschuh 25b ist einschließlich seiner Sicherung gemäß der Ausführungsform nach Figur 4 ausgebildet, ihr gegenüber jedoch um l80 gedreht. Das von ihm ausgeübte Drehmoment wirkt also gleichsinnig zum Druck und entgegen einer Feder 35*>» die entsprechend der Ausführungsform gemäß Figur 1 angeordnet ist. Es wird.also eine Kennlinie gemäß Figur 3b erreicht. Ein weiterer Unterschied gegenüber der Ausführungsform nach Figur 1 liegt darin, daß - wie bei der Ausführungsform nach Figur 4 - die Membran 13 nicht auf einem Ansatz des Ankers 17« sondern vielmehr auf dem Verbindungszapfen 19 zentriert ist. Die Ausführung des Ventils selbst entspricht derjenigen nach Figur 4. Die Abflußöffnungen 38a führen jetzt jedoch wiederum in das nicht mehr dargestellte Getriebegehäuse. Das Federwiderlager 36a ist im Prinzip gemäß der Ausführung nach Figur 1 einstellbar. Ein Verschlußstopfen 49 sichert diese Einstellung und dichtet zugleich das Gehäuse nach außen öldicht ab.

Bei der Aueführungeform nach Figur 6 ist der Ventilraum mit den Ventilen und der Schneidenl«gerung*sowie auch der Magnetraum ie Prinzip so ausgebildet wie es in Figur 4 bereits dargestellt wurde. In Abweichung davon hat jetzt allerdings der Anker 17· einen zylindrischen Teil 49. Der zweite Polschuh 25« läuft in einen segmentartigen Anaatz 50 aus, der am Umfang dem zylindrischen Ansatz 49 gegenüberliegt. Dieser Ansatz 49 wird also gewissermaßen vom zweiten Polschuh 25« in seiner Gesamtheit gewissermaßen einseitig umfaßt. Mit dieser Ausführung»form lassen eich weit höhere Drücke erzielen, wie ea z. B. für eine Retardersteuerung notwendig werden dürfte.

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Claims

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Ansprüche

1/ Elektromagnetisches Steuerventil für Druckmedien, insbesondere für Arbeits- oder Steuerdruck bei selbsttätig schaltenden Kraftfahrzeug-Getrieben,, wobei ein gedrosselt zufließendes Druckmedium mit Hilfe eines Überdruckventils steuerbar ist, dessen Ventilkörper gegenüber dem zugeordneten Ventilsitz mittels eines sich im wesentlichen quer dazu erstreckenden Ankers in Abhängigkeit von der Erregung eines ringförmigen Elektromagneten bewegbar ist, wobei der Anker um eine außerhalb der Magnetspalte liegende Achse schwenkbar ist,, dadurch gekennzeichnet, daß das »us Anker und Ventilverschlußkorper gebildete System im wesentlichen im Massenschwerpunkt an einer Membran dichtend aufgehängt ist j die den Magnetteil dichtend vom Ventilteil trennt, und daß die Schwenkachse des Systems in der Membranebene liegt.

2. Ventil nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß d©r Anker (l7) als ein vorzugsweise konischer Zapfen, ausge bildet und zentrisch zum RijagBuagsastern Cl%) ©sageordnet Is^-S₉ und daß dieser Anker Cl?) unBuittelfoer nebeln, der Membsresa C einen ringförmigen ersten Polselrah C15) «äes BlekteaniQg- neten durchstößt und dem von. der Membran entjfernten End® des Ankers ein außerhalb der Symmetrieachse liegende^· zweiter Polschuh (25« 25b) des Elektr©ra*agraetem %uge©rdmet ist.

3. Ventil nach Anspruefc 2₀ d©dharela gek©iaias©i©!m@t„ daß der zweite Polschuh C 25s SSfeJeaMlT eisicMS) um die Sys»3et£*2.esc1hiS©

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schwenkbaren Einsatfeteil angeordnet ist.

km Ventil nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker (17) an seinem von der Membran (l3) entfernten Ende kugelkalottenförmig um den Schnittpunkt zwischen Symmetrie- und Schwenkachse ausgebildet ist und der zweite Polschuh (25, 25b) eine entsprechende Ausbildung aufweist.

5. Ventil nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis k, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran C13) zwischen dem Anker (l7) und einem T-förmigen Tragarm (20) eingespannt ist, dessen Querbalken (2i) die Schwenkachse (23) mit einer Schneidenlagerung oder dgl. bildet und dessen Mittelbalken (3°) *m Fuß eine einstellbare Traghülse (32) für den Ventilstift aufnimmt.

6. Ventil nach Assprudi 5« dadurch gekennzeichnet, daß die

Traghülse C 333> in einem Läimgssclilitz (3i) des Tragarmes

(20) angeordnet ist.

7. Ventil nach Aiasprueihi 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet,

daß der Ventilstift C33) mit einer Kegelspitze (jk) versehen ist und mit dieser Kegelspitze unmittelbar mit dem Venti1sitζ zusammenwirkt _o

Ventil a®cli /ijisprnch. 3 ©eüeir 6_S die durch gekennzeichnet» deß als ¥©satilVQFseIhilim£lsÖ2rpejr eiste einseitig geschlossene Zylinderhiilse C 4%]) suit ebesaesK Boden C %5) dient, die in eine Geliä^seboliruEag (46) lasigsvesrschieblieihi gefüSirt ist.

9« Ventil nacli Ansprucii: 8₉ daduarein gekennseichnet, daß in. die Zylindejrißülse C%4) ein Stift C%8) ra±t konisclieiK Ende eir*greift_s dessen «aiadeifGs SeücSg ±n der TirogWilse C 32) abgestütst Is¹Ue

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10. Ventil nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Fuß (30) des Tragarms (20) konzentrisch zur Traghülse (32) eine Feder (35» 35^) angeordnet ist_t deren anderes Ende sich auf einem einstellbaren Widerlager (36, 36a) im Gehäuse abstützt.

11. Ventil nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Polschuh (25t 25b) dem Anker (17) im wesentlichen stirnseitig gegenüber liegend angeordnet ist.

12. Ventil nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Polschuh segaentartig ausgebildet und dem Umfang des Polschuhs zugeordnet ist.

13* Ventil nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Polschuh (25a) dem Anker (17a) sowohl stirnseitig gegenüber liegt als auch mit einem segmentartigen Ansatz i^Q) seinen Umfang umfaßt.

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