DE3806267A1 - Elektrisch ansteuerbares, hydraulisches druckregelventil - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein elektrisch ansteuerbares, hydraulisches Druckregel­ ventil zur gesteuerten Druckmittelbeaufschlagung eines Schaltgliedes eines auto­ matischen Kraftfahrzeuggetriebes gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Ein Druckregelventil dieser Bauart ist beispielsweise aus der 36 10 636 be­ kannt. Dieses bekannte Druckregelventil dient dazu, bei einem automatischen Kraft­ fahrzeuggetriebe durch Steuerung des Druckverlaufes am Schaltglied ruck- und stoßfreie Schaltvorgänge während eines Gangwechsels eines automatischen Kraft­ fahrzeuggetriebes zu realisieren. Dabei ergibt sich für den das Schaltglied beauf­ schlagenden Beaufschlagungsdruck ein Druckverlauf, der direkt proportional zum Verlauf der den Steuerdruck erzeugenden Strombelastung des Elektromagnetventils ist. Hierbei ist bei Strombelastung Null auch der Beaufschlagungsdruck Null, während bei voller Strombelastung des Elektromagnetventils der volle, von einer Druckmittel­ quelle zugeführte Druckmitteldruck am Schaltglied ansteht.

Solche Druckregelventile können nun den einzelnen Schaltgliedern eines mehrgängigen automatischen Getriebes vorgeschaltet werden, um die Gangwechsel ruckfrei und komfortvoll durchführen zu können. Dabei ergibt sich nun mitunter der Wunsch, beim Ausfall der Stromversorgung dennoch das Fahrzeug in bestimmten Getriebe­ gängen betreiben zu können, somit auch die diesen Getriebegängen zugeordneten Schaltglieder mit Druckmittel zu beaufschlagen. Wenn die Schaltglieder mit dem bekannten Druckregelventil ausgerüstet sind, ist das Schaltglied jedoch regelmäßig hei Stromabschaltung mit dem Auslaß verbunden und kann somit nicht eingerückt werden.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht also darin, ein Druckregelventil der eingangs erwähnten Bauart zu schaffen, das auch beim Ausfall der Stromversor­ gung der Getriebesteuerung eine Druckbeaufschlagung des zugeordneten Schaltglie­ des ermöglicht; unabhängig davon soll aber die Proportionalregelung der Druckbeaufschla­ gung über der Strombelastung des Elektromagnetventils weiterhin gewährleistet sein.

Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1. Das erfindungsgemäße Druckregelventil weist einen Kennlinienverlauf des Beauf­ schlagungsdruckes über der Strombelastung des Elektromagnetventils auf, bei dem bei im wesentlichen abgeschaltetem Strom der volle Druckmitteldruck, bei einer niedrigen Strombelastung bis zu einem Grenzwert ein Beaufschlagungsdruck Null und ab dem Grenzwert ein proportional mit der Strombelastung bis zum Maximal­ wert ansteigender Beaufschlagungsdruck erreicht wird. In einer Ausgestaltung der Erfindung weist dazu der Steuerkolben einen ersten Steuerbund auf, der in einer ersten Stellung bei im wesentlichen höherer, über dem Grenzwertstrom liegender Strombelastung des Elektromagnetventils mit an seinen Stirnseiten vorgesehenen Steuerkanten eine proportionale Regelung des Beaufschlagungsdruckes in Abhängig­ keit von der Strombeaufschlagung des Elektromagnetventils durchführt und in einer zweiten Stellung bei im wesentlichen abgeschalteter Strombeaufschlagung des Elektro­ magnetventils die Druckbeaufschlagungsleitung ständig mit der Druckmittelzuführungs­ leitung verbindet. In einem Zwischenbereich zwischen der ersten und der zweiten Stellung bei relativ geringer Strombeaufschlagung des Elektromagnetventils bis zu dem Stromgrenzwert verschließt dagegen der erste Steuerbund des Steuerkolbens die Druckmittelzuführungsleitung, während gleichzeitig ein zweiter Steuerbund eine Verbindung der Druckbeaufschlagungsleitung mit der Auslaßleitung öffnet.

In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt, die im folgenden näher erläutert werden. Die Zeichnung zeigt in Fig. 1 eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Druckregelventils in der Regelstellung und

Fig. 2 das Druckregelventil in einer zweiten Position kurz vor Erreichen der zweiten Endstellung des Steuerkolbens,

Fig. 3 eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Druckregel­ ventils und

Fig. 4 in einem Diagramm den Verlauf des von dem erfindungsgemäßen Druckregelventil abgegebenen Beaufschlagungsdruckes über der Strombelastung des Elektromagnetventils.

In der Zeichnung sind bei den beiden Ausführungsvarianten jeweils für gleiche oder vergleichbare Bauteile die gleichen, gegebenenfalls mit einem Strich versehenen Bezugszeichen verwendet worden. Dabei ist in den Fig. 1 und 2 der Zeichnung das Druckregelventil insgesamt mit 1 bezeichnet, das zur Regelung des Beaufschlagungs­ druckes eines schematisch mit 2 angedeuteten Schaltgliedes eines automatischen Kraftfahrzeuggetriebes vorgesehen ist. Dieses Schaltglied kann beispielsweise durch die im dritten und Rückwärtsgang eines beispielsweise in der DE-OS 35 22 184 im Prinzip gezeigten automatischen Kraftfahrzeuggetriebes eingeschaltete Kupp­ lung K 2 gebildet sein.

Das Druckregelventil 1 weist einen Steuerkolben 3 auf, der in einer Bohrung 6 eines Gehäuses 5 verschiebbar gehalten ist und an einer Stirnseite von einem von einem Elektromagnetventil 4 gesteuerten Druck beaufschlagt ist. Der Steuerkolben weist Steuerbünde 7 bis 10 mit zwischen den einzelnen Steuerbünden angeordneten Kolben­ absätzen 11 bis 13 auf. Dabei wird der in der Zeichnung oberste Steuerbund 8 an seiner Stirnfläche 8 a von dem in einem Druckbeaufschlagungsraum 14 herrschenden Steuerdruck belastet, der von dem Elektromagnetventil 4 gebildet wird. Dazu ist der Druckbeaufschlagungsraum 14 über eine Druckleitung 24 mit einer hier nicht gezeigten Quelle relativ niedrigen Druckes verbunden, während das Elektromagnet­ ventil 4 den Ausfluß von Druckmittel aus dem Druckbeaufschlagungsraum 14 steuert. Das Elektromagnetventil 4 besitzt eine elektrische Spule 27, die durch stufenlos veränderbare Strombeaufschlagung die Schließkraft einer am Austritt einer Auslaßleitung 25 angeordneten Ventilkugel 26 beeinflußt. Dabei wird die Schließkraft der Ventil­ kugel 26 mit steigender Strombeaufschlagung der elektrischen Spule 27 vergrößert, so daß letztlich in dem Druckbeaufschlagungsraum 14 sich ein in Abhängigkeit von der Ansteuerung des Elektromagnetventils 4 stufenlos veränderbarer Steuerdruck einstellt.

Diesem auf die Wirkfläche 8 a des obersten Steuerbundes 8 des Steuerkolbens 3 wirkenden Steuerdruck ist zum einen die Kraft einer Rückstellfeder 16 entgegenge­ richtet, die an dem in der Zeichnung untersten Steuerbund 10 des Steuerkolbens 3 angreift. An dieser in der Zeichnung mit 10b bezeichneten Wirkfläche greift zudem noch ein in dem Federraum 15 herrschender Druck an, der von dem dem Schalt­ glied 2 zugeführten Beaufschlagungsdruck abgeleitet ist. Dazu ist eine Zweigleitung 20 einer zu dem Schaltglied 2 führenden Druckbeaufschlagungsleitung 18 an einem Gehäuseanschluß 20 a angeschlossen, der in der in der Fig. 1 gezeigten Regelstellung des Steuerkolbens 3 mit dem Kolbenabsatz 13 korrespondiert. Dieser Kolbenabsatz 13 steht über eine in dem Steuerkolben 3 vorgesehene Längsbohrung 22 mit dem Feder­ raum 15 in Verbindung, wobei in der Längsbohrung 22, beispielsweise im Bereich des Kolbenabsatzes 13 eine Drosselbohrung 21 vorgesehen ist. Der Federraum 15 ist seinerseits über eine Drosselstelle 30 und eine Auslaßbohrung 31 mit dem auf Atmosphärendruck stehenden Druckmittelvorratsraum verbunden. lnfolge der Drossel­ stellen vor und hinter dem Federraum 15 ergibt sich in dem Federraum selbst ein Druck, der in Abhängigkeit von dem Querschnitt der Drosselstellen 21 und 30 in einem bestimmten Verhältnis zu dem dem Schaltglied 2 zugeführten Beaufschlagungs­ druck steht. Beispielsweise kann in dem Federraum 15 der halbe Beaufschlagungsdruck herrschen.

Der Beaufschlagungsdruck, der dem Schaltglied 2 über die Druckbeaufschlagungsleitung 18 zugeführt wird, ergibt sich in der in der Fig. 1 gezeigten Regelstellung des Steuerkolbens 3 durch Aussteuerung mit Hilfe des Steuerbundes 7. Dieser Steuerbund weist Steuerkanten 7 a und 7 b auf, die bei Abweichung des Steuerkolbens 3 aus der in der Zeichnung gezeigten Gleichgewichts- oder Regelstellung eine mit 19 bezeichnete und mit der Druckbeaufschlagungsleitung 18 verbundene Gehäusetasche entweder über den Kolbenabsatz 11 mit einer mit 17 bezeichneten Druckmittelzu­ führungsleitung oder über den Kolbenabsatz 12 mit einer zur Atmosphäre führenden Auslaßleitung 23 verbinden. Der auf diese Weise in der Gehäusetasche 19 gebildete Beaufschlagungsdruck steigt dabei proportional mit dem von dem Elektromagnet­ ventil 4 gesteuerten Steuerdruck, bis der von der Druckmittelleitung 17 kommende maximale Beaufschlagungsdruck p ₁₇ erreicht ist. Dieser Druckverlauf ist in der Fig. 4 für die Bereiche der Strombelastung des Elektromagnetventils 4 angegeben, die größer als ein Stromgrenzwert I ₂ ist.

Sinkt die Strombelastung des Elektromagnetventils 4 unter den Grenzwert I ₂, dann wird die in der Fig. 1 gezeigte Regelstellung des Steuerkolbens 3 verlassen, da dann der in dem Druckbeaufschlagungsraum 14 herrschende Steuerdruck kleiner ist als die in entgegengesetzter Richtung wirkenden Kräfte, insbesondere also kleiner als die Kraft der Feder 16. Der Steuerkolben 3 wird dann durch die an dem unteren Steuerbund 10 angreifende Rückstellfeder 16 in der Zeichnung nach oben geschoben, so daß die mit der Druckbeaufschlagungsleitung 18 verbundene Gehäusetasche 19 ständig über den Kolbenabsatz 12 mit der Auslaßleitung 23 verbunden ist. Der Beauf­ schlagungsdruck für das Schaltglied 2, der schon bei dem Grenzwert I ₃ auf den Atmosphärendruck abgesunken ist, bleibt also auf diesem Wert, so daß das Schalt­ glied in der ausgerückten Stellung verbleibt. Dieser Beaufschlagungsdruck Null bleibt jedoch nur so lange erhalten, wie die Strombelastung des Elektromagnetventils 4 einen zweiten Grenzwert I ₁ (Fig. 4) nicht unterschreitet, der etwa bei der in der Fig. 2 gezeigten Stellung des Steuerkolbens 3 erreicht ist. Sinkt die Strombelastung des Elektromagnetventils noch weiter ab und beträgt beispielsweise Null, dann wird der Steuerkolben 3 von der Rückstellfeder 16 bis zum Anschlag des Steuerkolbenzapfens 28 an einen oberen Anschlag des Gehäuses 5 verschoben, wobei dann die untere Steuerkante 7 b des Steuerbundes 7 die von einer hier nicht gezeigten Druckmittelquelle mit konstantem Druck kommende Druckmittelleitung 17 aufsteuert, so daß sie über den Kolbenabsatz 12 direkt mit der Gehäusetasche 19 und damit mit der Druckbe­ aufschlagunsleitung 18 zur Druckbeaufschlagung des Schaltgliedes 2 verbunden ist. Gleichzeitig mit der Aufsteuerung der Druckmittelleitung 17 wird die Auslaßleitung 23 von dem in entsprechendem Abstand von dem Steuerbund 7 anzuordnenden Steuerbund 9 verschlossen. Auch der über die Zweigleitung 20 mit der Druckbeaufschlagungsleitung 18 verbundene Gehäuseanschluß 20 a ist in dieser Stellung von dem Steuerbund 10 versperrt. Im Federraum 15 herrscht somit Atmosphärendruck.

Damit ergibt sich die in der Fig. 4 gezeigte Kennlinie des Beaufschlagungsdruckes für das Schaltglied 2, die im Bereich kleinster Strombeaufschlagungen des Elektro­ magnetventils 4 im Bereich des abgeschalteten Stroms den vollen Druckmitteldruck der Druckmittelleitung 17, im Bereich zwischen den Strombelastungen I ₁ und I ₂ den Druck Null und im Bereich der Strombelastung größer als I ₂ einen proportional mit der Strombelastung bis zum vollen Druckmitteldruck der Druckmittelleitung 17 ansteigenden Druckverlauf zeigt.

Die in der Fig. 3 gezeigte Ausführung des Druckregelventils unterscheidet sich von derjenigen der Fig. 1 und 2 lediglich dadurch, daß dort der über die Zweig­ leitung 20 rückgeführte Beaufschlagungsdruck ungedrosselt über eine in dem Steuer­ bund 10 vorgesehene Schrägbohrung 36 in einen Beaufschlagungsraum 35 zur Beauf­ schlagung einer Wirkfläche 10 b′ geleitet wird, deren Fläche der Differenz der Quer­ schnittsflächen des Steuerbundes 10 und des Kolbenzapfens 29′ entspricht. Die Rück­ stellfeder 16′ greift dann über einen Federteller 39 unmittelbar an dem Kolben­ zapfen 29′ an, der in einer Gehäusebohrung 34 des Gehäuses 5′ verschiebbar gehalten ist. Die Rückstellfeder 16′ ist in einem Federraum 38 angeordnet, der unmittelbar über eine Auslaßleitung 40 mit der Atmosphäre verbunden ist.

In dem Gehäuse 5′ ist außerdem nocht etwas unterhalb der Auslaßleitung 23 eine zweite Auslaßleitung 37 vorgesehen, die bei Verschiebung des Steuerkolbens 3 aus der in der Zeichnung gezeigten Regelstellung heraus nach oben dann eine Verbindung mit dem Kolbenabsatz 13 herstellen soll, wenn dieser nicht mehr mit dem Gehäusean­ schluß 20 a verbunden ist. Durch diese Auslaßleitung 37 wird der Beaufschlagungs­ raum 35 an Null gelegt, so daß der Steuerkolben 3′ in der Bohrung 6 ungehindert unter dem Einfluß des in dem Beaufschlagungsraum 14 herrschenden Steuerdruckes und der Rückstellfeder 16′ gleiten kann.

Durch die erfindungsgemäßen Ausbildungen des Druckregelventils wird also sicherge­ stellt, daß die Druckbeaufschlagung des Schaltgliedes zum einen proportional zur Strombelastung eines als Steuerventil dienenden Elektromagnetventils erfolgen kann, wie dies bereits bekannt ist. Abgeschaltet ist das Schaltglied hier jedoch nicht bei abgeschalteter Strombelastung des Elektromagnetventils, sondern in einem Bereich kleiner Stromstärken zwischen den Grenzwerten I ₁ und I ₂. Bei Stromabschaltung dagegen ist wieder die volle Druckbeaufschlagung des Schaltventils gegeben. Wenn ein solches Druckregelventil bestimmten Schaltgliedern eines automatischen, elektro­ hydraulisch gesteuerten Getriebes zugeordnet ist, können somit auch beim Ausfall der Stromversorgung dennoch bestimmte Getriebegänge durch entsprechende Verstel­ lung des Wählhebels mechanisch geschaltet und so das Fahrzeug im Notbetrieb bewegt werden. Für die automatische Schaltung der Gänge kann das Druckregelven­ til dann zum Einschalten des zugeordneten Schaltgliedes mit in Abhängigkeit vom Betriebszustand veränderlicher Strombeaufschlagung oberhalb des Grenzwertes I ₂ zum Abschalten dagegen mit einem Stromwert zwischen den Grenzwerten I ₁ und ₂ angesteuert werden.

Claims (4)

1. Elektrisch ansteuerbares, hydraulisches Druckregelventil zur gesteuerten Druck­ mittelbeaufschlagung eines Schaltgliedes eines automatischen Kraftfahrzeugge­ triebes mit einem Steuerkolben, der einen dem Schaltglied zuzuführenden Beauf­ schlagungsdruck in proportionaler Abhängigkeit von einem entgegen einer Rück­ stellkraft wirkenden, von einem betriebszustandsabhängig ansteuerbaren Elektro­ magnetventil stufenlos einstellbaren Steuerdruck durch wechselweise Aufsteuerung einer Druckmittelzuführungsleitung bzw. einer Auslaßleitung regelt, gekennzeichnet durch eine derartige Bemessung des Steuerkolbens (3) und der an diesem angreifenden Kräfte, daß der Beaufschlagungsdruck bei im wesentlichen abgeschalteter Strom­ beaufschlagung des Elektromagnetventils (4) auf den Druck der Druckmittelzu­ führungsleitung (17), in einem Bereich niedriger Strombeaufschlagung des Elektro­ magnetventils unterhalb eines Grenzwertes auf den Druck der Auslaßleitung (23) und bei Strombeaufschlagung des Elektromagnetventils oberhalb des Grenzwertes auf den proportional mit der Strombelastung ansteigenden Druck einstellbar ist.

2. Druckregelventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerkol­ ben (3) an einer Wirkfläche (8 a) von dem durch das Elektromagnetventil (4) stufen­ los einstellbaren Steuerdruck und an entgegengerichteten Wirkflächen (10 b, 29 b) von einer Feder (16) sowie stellungsabhängig von einem von einer zu dem Schalt­ glied (2) führenden Druckbeaufschlagungsleitung (18) rückgeführten, gegebenen­ falls reduzierten Beaufschlagungsdruck belastet ist.

3. Druckregelventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuer­ kolben (3) einen ersten Steuerbund (7) aufweist, der in einer ersten Stellung bei im wesentlichen höherer, über dem Grenzwert liegender Strombelastung des Elektromagnetventils (4) mit an seinen Stirnseiten vorgesehenen Steuerkanten (7 a, 7 b) eine proportionale Regelung des Beaufschlagungsdruckes in Abhängigkeit von der Strombeaufschlagung des Elektromagnetventils (4) durch wechselweise Verbindung der Druckbeaufschlagungsleitung (18) mit der Druckmittelzuführungs­ leitung (17) und der Auslaßleitung (23) bewirkt.

4. Druckregelventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Steuerbund (7) des Steuerkolbens (3) in einer zweiten Stellung bei im wesentlichen abgeschalteter Strombeaufschlagung des Elektromagnetventils (4) die Druckbeaufschlagungsleitung (18) ständig mit der Druckmittelzuführungs­ leitung (17) verbindet und in einem Zwischenbereich zwischen der ersten und zweiten Stellung bei geringer Strombeaufschlagung bis zu dem Stromgrenzwert die Druckmittelzuführungsleitung (17) verschließt, während gleichzeitig ein zweiter Steuerbund (9) eine Verbindung der Druckbeaufschlagungsleitung (18) mit der Auslaßleitung (23) öffnet.