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Die Erfindung betrifft ein Druckregelventil und
insbesondere ein solches Ventil für einen Einsatz im
Hydraulikregelkreis eines stufenlos veränderbaren,
riemengetriebenen Automatikgetriebes für ein Kraftfahrzeug.
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Ein bekanntes Regelsystem für ein stufenlos variables,
riemengetriebenes Getriebe umfaßt einen Endlosriemen,
der über eine Antriebsrolle und eine angetriebene Rolle
läuft. Jede Rolle weist eine bewegbare konische Scheibe
auf, die durch eine fluidbetriebene Servoeinrichtung
axial bewegt wird, um den Durchmesser des Riemens auf
den Rollen in Abhängigkeit von den Fahrbedingungen zu
verändern. Das System ist mit einem Hydraulikkreis mit
einer Pumpe zur Zuführung von Öl zu den
Servovorrichtungen, einem Leitungsdruckregelventil und einem
Übersetzungsverhältnisregelventil versehen. Jedes Ventil
enthält einen Steuerkolben zur Steuerung des zu den
Servovorrichtungen zugeführten Öls.
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Das Übersetzungsverhältnissteuerventil arbeitet, um das
Übersetzungsverhältnis in Abhängigkeit vom Öffnungsgrad
eines Drosselventils eines Motors und von der Drehzahl
des Motors zu bestimmen. Das Leitungsdruckregelventil
regelt den Leitungsdruck in Abhängigkeit von dem
Übersetzungsverhältnis und der Motordrehzahl. Der
Leitungsdruck wird geregelt, um den Riemen am Rutschen auf den
Rollen zu hindern, um die Ausgangsleistung des Motors zu
übertragen.
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Die zum Stand der Technik gehörende
Patentveröffentlichung US-4 467 674 (, gegenüber der Anspruch 1 der
vorliegenden Schrift abgegrenzt ist,) offenbart ein
Druckregelventil mit einem Körper und einem im Körper
verschiebbaren aufgenommenen Steuerkolben. Der
Steuerkolben hat gegenüberliegende Abschnitte, die sich in
Eingriff mit dem Ventilkörper befinden, um eine Kammer
und einen durch den Körper in Verbindung mit der Kammer
stehenden Kanal zur Zuführung von Hydraulikflüssigkeit
zu bilden.
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Das im US-Patent 4 467 674 beschriebene
Leitungsdruckregelventil wird von einer elastischen Kraft einer Feder
in Abhängigkeit vom Übersetzungsverhältnis an einem Ende
des Steuerkolbens und mit Staudruck am anderen Ende
beaufschlagt, um einen Leitungsdruck zu erzeugen. Der
Leitungsdruck wird auf einen verhältnismäßig hohen Wert in
Abhängigkeit vom übertragenen Drehmoment gesetzt und in
einem weiten Bereich in Abhängigkeit vom
Übersetzungsverhältnis verändert.
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Dementsprechend ist das Leitungsdruckregelventil so
angeordnet, daß es direkt den Ölfluß von der Ölpumpe
regeln kann, um den Leitungsdruck zu regeln. Jedoch hat
eine Schwankung des Pumpenöldruckes Vibrationen des
Ventils zur Folge, wodurch Geräusche entstehen. Die
Geräusche werden stärker, wenn die Öltemperatur niedrig ist.
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Ein Ausweg zur Reduzierung der Geräusche besteht darin,
das Volumen eines Kanals von der Pumpe zum Ventil zu
erhöhen, indem man beispielsweise eine mit dem Kanal
verbundene Sammeleinrichtung vorsieht. Gleichwohl ist
das Volumen der Sammeleinrichtung begrenzt, um die
Forderung nach einem kompakten Ventil zu erfüllen. Ein
anderer Weg besteht darin, die Querschnittsfläche des
Kanals zu reduzieren, um den Widerstand zu erhöhen. Wenn
gleichwohl das Ventil mittels einer Metallform
hergestellt wird, ist es schwierig, wegen der
Zerbrechlichkeit eines Gießstiftes einen ausreichend kleinen Kanal
zu bilden.
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Weitere Hinweise zum Stand der Technik können in der
US-4 087 967 gefunden werden. Die US-4 087 967 offenbart
ein Ventil mit einem Körper, der eine Kammer bildet,
wobei ein erster Kanal in die Kammer zur Zuführung von
Öl führt. Ein Führungseinsatz in der Form einer Hülse
ist verschiebbar in der Kammer aufgenommen, und ein
Steuerkolben ist verschiebbar innerhalb der Hülse
enthalten. Kanäle sind im Körper ausgebildet, um
Hydraulikflüssigkeit zur Kammer hin und von dieser weg zu
fördern. Um durch die Kammer zu fließen, muß die
Flüssigkeit durch weitere in der Hülse vorgesehene Kanäle
fließen, die zur Dämpfung von Druckspitzen dienen.
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Die vorliegende Erfindung hat zum Ziel, ein
Druckregelventil zu schaffen, bei welchem Geräusche mittels einer
einfachen Einrichtung reduziert werden können.
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Gemäß der Erfindung ist ein Druckregelventil vorgesehen
mit einem Ventilkörper, einem Steuerkolben, der im
Ventilkörper verschiebbar gelagert ist, wobei der
Steuerkolben gegenüberliegende erste und zweite hervorstehende
Abschnitte besitzt, die sich in Eingriff mit dem
Ventilkörper befinden, um eine ringförmige Kammer zwischen dem
Steuerkolben, den ersten und zweiten hervorstehenden
Abschnitten und dem Ventilkörper zu bilden, einen zur
ringförmigen Kammer führenden ersten Kanal für die
Zuführung von Öl unter Druck, dadurch gekennzeichnet, daß
ein Führungseinsatz in der ringförmigen Kammer
angeordnet ist, welcher das Volumen der Kammer reduziert und
einen weiteren Kanal von einem Querschnitt geringer als
der des ersten Kanals bildet, welcher vom ersten Kanal
zu den ersten und zweiten hervor stehenden Abschnitten
führt.
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Bei einem Aspekt der Erfindung besitzt das
Druckregelventil eine den Steuerkolben in eine Richtung drückende
Feder, und der erste Abschnitt ist so ausgebildet, daß
er dem Öldruck an seiner einen Seite entgegengesetzt zur
Feder ausgesetzt werden kann.
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Um die Erfindung besser verstehen zu können, wird sie
nun anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme
auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, in denen
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Fig. 1 eine schematische Darstellung eines
stufenlos veränderbaren, riemengetriebenen
Getriebes ist;
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Fig. 2 eine schematische Darstellung eines
Leitungsdruckregelventils ist; und
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Fig. 3 eine perspektivische Ansicht eines
erfindungsgemäßen Ölführungselementes ist.
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Unter Bezugnahme auf Fig. 1 ist ein Kraftfahrzeug mit
einem Motor 1, einer elektromagnetischen Pulver-Kupplung
2 zur Übertragung der Leistung des Motors auf ein
stufenlos veränderbares, riemengetriebenes Getriebe 4 über
einen Auswahlmechanismus 3 versehen.
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Das riemengetriebene Getriebe 4 besitzt eine Hauptwelle
5 und eine Abtriebswelle 6, die parallel zur Hauptwelle
5 angeordnet ist. Eine Hauptrolle (Primärrolle) 7 und
eine angetriebene Rolle (Sekundärrolle) 8 sind auf
Wellen 5 und 6 befestigt. Eine feststehende konische
Scheibe 7b der Antriebsrolle 7 ist einstückig mit der
Hauptwelle 5 ausgebildet, und eine axial bewegbare konische
Scheibe 7a ist axial verschiebbar auf der Hauptwelle 5
befestigt. Die bewegbare konische Scheibe 7a läuft in
einem Zylinder 9a, der auf der Hauptwelle 5 ausgebildet
ist, um eine Servovorrichtung zu bilden.
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Eine feststehende konische Scheibe 8b der angetriebenen
Rolle 8 ist auf der Abtriebswelle 6 gegenüber einer
bewegbaren konischen Scheibe 8a ausgebildet. Die konische
Scheibe 8a besitzt einen zylindrischen Abschnitt, der
gleitend in einen Zylinder 6a der Abtriebswelle 6
eingreift, um eine Servovorrichtung zu bilden. Ein Antrieb
7,11 befindet sich in Eingrif mit der Antriebsrolle 7
und der angetriebenen Rolle 8.
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Befestigt an der Abtriebswelle 6 ist ein Antriebszahnrad
12, das sich in Eingriff befindet mit einem
Reduktionszwischenrad 13 auf einer Zwischenwelle 14. Ein
Zwischenrad 15 auf der Welle 14 befindet sich in Eingriff mit
einem Endrad 16. Die Rotation des Endrades 16 wird auf
Achsen 18 von Fahrzeugantriebsrädern 19 über ein
Differenzial 17 übertragen.
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Eine Kammer 9 ist zwischen der axial bewegbaren Scheibe
7a und im Zylinder 9a der Antriebsrolle 7 ausgebildet.
Die Kammer 9 wird mit unter Druck stehendem Öl durch
eine Ölpumpe 21 von einem Ölbehälter 26 versorgt,
welches durch eine Leitungsdruckkammer 22, einem
Leitungsdruckregelventil 40, einem Kanal 23', einem
Übersetzungsverhältnisregelventil 50 und einem Kanal 23
fließt. Eine Kammer 10, die zwischen der bewegbaren
Scheibe 8a und einem Zylinder 6a der angetriebenen Rolle
8 ausgebildet ist, wird versorgt mit unter Druck
stehendem Öl durch einen Kanal 24, ohne daß das Öl durch das
Übersetzungsverhältnisregelventil 50 fließt. Die
bewegbare konische Scheibe 7a der Antriebsrolle 7 ist so
aufgebaut, daß der deren Fläche beaufschlagende Druck
größer als der der bewegbaren konischen Scheibe 8a der
angetriebenen Rolle 8 ist.
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Das Öl fließt zurück zum Ölbehälter 26 durch Ablußkanäle
25 bzw. 27, die in Verbindung mit den Ventilen 40 bzw.
50 stehen. Die Antriebsrolle 7 besitzt eine ringförmige
Nut 7c, und ein Drehzahlsensor 28 in der Form eines
Pitot-Rohres ist vorgesehen, um den Öldruck in der Nut zu
erfassen, d.h. die Drehzahl der Hauptwelle 5, die
abhängig von der Motordrehzahl variiert. Der vom
Drehzahlsensor 28 erzeugte Staudruck wird an ein Ende von jedem der
Ventile 14, 50 über einen Kanal 29 angelegt.
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Die nächste Fig. 2 umfaßt das Leitungsdruckregelventil
40, einen Ventilkörper 41, einen Steuerkolben 42, eine
Feder 44, die zwischen einem Federhalter 43 und einem
Ende des Steuerkolbens 42 vorgesehen ist, um den
Steuerkolben 42 nach links zu drücken. Der Federhalter 43 ist
im Ventilkörper 41 axial verschiebbar befestigt. Ein
Sensortragklotz 55, dessen eines Ende sich in
verschiebbarem Eingriff mit der bewegbaren Scheibe 7a befindet,
ist zur Erfassung des momentanen Übersetzungsverhältnis
vorgesehen.
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Der Sensorschuh 45 besitzt einen Bolzen 55a, der sich in
Eingriff befindet mit einem Ende eines Bolzens 43a, der
am Federhalter 43 befestigt ist. Somit wird die Stellung
der bewegbaren Scheibe 7a, die das
Übersetzungsverhältnis
während des Betriebes repräsentiert, an den
Steuerkolben 42 durch die Feder 44 übermittelt.
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Der Steuerkolben 42 besitzt einen druckregulierenden
hervorstehenden Abschnitt 42a und einen hervorstehenden
Ausgleichsabschnitt 42b. Der hervorstehende Abschnitt
42a ist zur Steuerung der Verbindung zwischen den
Kammern 41a und 41b vorgesehen.
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Benachbart zum Abschnitt 42b und gegenüber der Kammer
41a ist eine Ausgleichskammer 41c im Ventilkörper 41
ausgebildet. Die Kammern 41a und 41c werden mit unter
Druck stehendem Öl aus der Pumpe 21 durch den Kanal 22
versorgt. Eine Düsenöffnung 30 ist im Kanal 22 am Einlaß
der Kammer 41c ausgebildet. An dem Ende des
Ventilkörpers 41 gegenüber der Feder 44 wird Staudruck an eine
Endkammer 41d durch den Ölkanal 29 angelegt. Die Kammer
41b und eine Kammer 41e, die zwischen den Kammern 41d
und 41c zum Auffangen von Leckverlusten des Öls aus den
Kammern 41c und 41a vorgesehen ist, stehen in Verbindung
mit dem Ölbehälter 26 über einen Abflußkanal 25.
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Somit wird an den Steuerkolben 42 der Staudruck und der
Pumpenöldruck zur Bewegung in der Richtung, um die
Kammer 41a mit der Kammer 41b zu verbinden, angelegt,
während die elastische Kraft der Feder in Abhängigkeit von
dem vom Sensorschuh 45 ermittelten
Übersetzungsverhältnis den Steuerkolben 42 in die Richtung zum
Schließen der Kammer 41a drückt. Dementsprechend entsteht ein
hoher Leitungsdruck in der Kammer 41a bei geringer
Motordrehzahl mit einem großen Übersetzungsverhältnis. Der
Sensorschuh 45 wird nach rechts gemäß Figur 2 bewegt,
wenn das Übersetzungsverhältnis sinkt, wodurch die Kraft
der Feder 44 reduziert wird, um den Leitungsdruck zu
senken. Der Leitungsdruck übt auf den Riemen 11 eine
angemessene Kraft in Abhängigkeit vom
Übersetzungsverhältnis aus, so daß der Riemen auf den Rollen nicht
rutschen kann.
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Der hervorstehende Abschnitt 42b besitzt eine Seite 42d
mit einer größeren Druckaufnahmefläche als ein
hervorstehender Abschnitt 42c gegenüber dem hervorstehenden
Abschnitt 42b. Somit hat der auf die Ausgleichskammer
41c wirkende Leitungsdruck die Wirkung, daß der
Steuerkolben 42 nach rechts gegen die Feder 44 bewegt wird, so
daß ein extremer Anstieg des Leitungsdruckes verändert
wird.
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Um das Geräusch vom Leitungsdruckregelventil 40 zu
reduzieren, ist erfindungsgemäß ein Ölführungselement 41 in
der Ausgleichskammer 41c eingebettet. Wie in Figur 3
dargestellt ist, ist das Ölführungselement 31, das aus
Kunststoff besteht, in gewissem Maße elastisch und weist
einen Führungskörper 32 auf, der so geformt ist, daß er
bündig in der Kammer 41c befestigbar ist. Der
Führungskörper 32 besitzt ein Loch 33, in das der hervorstehende
Abschnitt 42b des Steuerkolbens 42 verschiebbar
eingreift. Schmale radiale Ölkanäle 34 und 35 sind an
beiden Seiten des Körpers 32 ausgebildet. Die Kanäle 34 und
35 stehen an ihren unteren Enden über eine Nut 36
miteinander in Verbindung.
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Somit ist der Raum in der Kammer 41c fast vollständig
vom Ölführungselement 32 besetzt. Der Leitungsdruck wird
an der Seite 42d des hervorstehenden Abschnittes 42b
über die Nut 36, die Kanäle 34 und 35 und das Loch 33
angelegt. Da die Querschnittsflächen der Kanäle für das
Öl zum hervorstehenden Abschnitt 42b hin reduziert
werden,
um deren Widerstand zu erhöhen, sinkt eine
Schwankung des Öldruckes. Dementsprechend reduzieren sich auch
Geräusche sowie Vibrationen des Ventils 40.
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Die vorliegende Erfindung kann auch auf andere
Druckregelventile und Druckreduzierventile im automatischen
Antriebssteuersystem angewendet werden.
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Aus dem Vorangegangenen wird deutlich, daß die
vorliegende Erfindung ein Ventil zur Regulierung des
Pumpenöldruckes schafft, wobei Geräusche und Vibrationen des
Ventils durch eine einfache Einrichtung leicht
verringert werden können, wodurch die Betriebssicherheit des
Ventils ansteigt.