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Technisches Gebiet
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Die
Erfindung betrifft eine hydraulische Steuerungseinrichtung eines
automatischen Getriebes eines Kraftfahrzeugs mit den Merkmalen des
Oberbegriffs des Anspruchs 1.
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Hydraulische
Steuerungseinrichtungen von automatischen Getrieben können sehr
empfindlich auf Schmutzpartikel reagieren. Die Schmutzpartikel können entweder
schon bei der Fertigung in der Steuerungseinrichtung zurückgeblieben
sein oder durch Abrieb im Getriebe entstanden und mit dem Getriebeöl in die
Steuerungseinrichtung gespült
worden sein. Die Schmutzpartikel können sich an verschiedenen
Stellen in der Steuerungseinrichtung ablagern und zu Funktionsstörungen führen. Insbesondere
können
sie sich an einem Ventilsitz eines Regelmagnetventils absetzen,
was dazu führt,
dass die Ventilöffnung
nicht mehr vollständig
geschlossen werden kann. Als Folge davon kann das Regelmagnetventil
nicht mehr seinen Maximaldruck ansteuern, was beispielsweise zu
einem Rutschen einer von dem Regelmagnetventil angesteuerten Kupplung führen kann.
Die Größe von typischen,
kritischen Schmutzpartikeln liegt zwischen 10 und 80 μm.
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Stand der Technik
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Für das Herausfiltern
der Schmutzpartikel aus dem Getriebeöl werden üblicherweise Filter mit Sieb-
oder Vlieseinsätzen
verwendet, welche an unterschiedlichen Stellen im Hydrauliksystem
des Getriebes angeordnet sein können.
Dabei ergibt sich das Problem, dass die Maschenweite des Filters möglichst
klein sein soll, was aber auf Grund von Bauraumbeschränkungen
zu einem hohen Druckabfall und/oder zu einem schnellen Zusetzen
des Filters führen
kann. Falls ein Filter auf einer Saugseite einer Hydraulikpumpe
angeordnet ist, so kann er nicht gegen den so genannten Initialschmutz,
also den schon vor Inbetriebnahme des Getriebes in der Steuerungseinrichtung
vorhandenen Schmutz, wirken.
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In
der
DE 100 01 916
A1 wird beispielsweise ein Hydraulikkreislauf eines automatischen
Getriebes eines Kraftfahrzeugs mit einer hydraulischen Steuerungseinrichtung
beschrieben. Die Steuerungseinrichtung weist Kanäle auf, in dem Getriebeöl beispielsweise
zu Regelmagnetventilen oder einem Ölkühler geleitet wird. In einem
Kanal, welcher zur Versorgung eines Regelmagnetventils dient, ist
ein erster Filter mit einem Sieb- oder Vlieseinsatz angeordnet.
Ein zweiter Filter ist in einer Zuleitung zu einem Getriebeölkühler angeordnet.
Zusätzlich
verfügt der
Hydraulikkreislauf über
einen so genannten Saugfilter. Dieser ist in einer Ansaugleitung
einer Hydraulikpumpe angeordnet.
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Aufgabenstellung
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Demgegenüber ist
es die Aufgabe, eine hydraulische Steuerungseinrichtung eines automatischen
Getriebes eines Kraftfahrzeugs vorzuschlagen, welche unempfindlich
gegen Initialschmutz und mit dem Getriebeöl angesaugte Schmutzpartikel
ist. Erfindungsgemäß wird die
Aufgabe mit einer Steuerungseinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1
gelöst.
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Darstellung der Erfindung
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Erfindungsgemäß weist
die Filtereinrichtung einen bogenförmig ausgeführten Kanalabschnitt auf. Der
Kanalabschnitt ist dabei ein Abschnitt des Kanals, in welchem die
Filtereinrichtung angeordnet ist. Durch die bogenförmige Ausführung des
Kanalabschnitts wirkt auf das strömende Getriebeöl und die darin
enthaltenen Schmutzpartikel damit eine Zentrifugalkraft nach außen, welche
von der Strömungsgeschwindigkeit
und der Krümmung
des Kanalabschnitts abhängig
ist. Bezüglich
der Krümmung
des Kanalabschnitts außen
ist an dem Kanalabschnitt eine Trennvorrichtung angeordnet. Die
Trennvorrichtung ist so ausgeführt
und angeordnet, dass Schmutzpartikel, welche durch die auf sie wirkende Zentrifugalkraft
nach außen
gedrängt
werden, in die Trennvorrichtung geleitet und so vom Getriebeöl im Kanal
abgetrennt werden. Die Schmutzpartikel sind zumeist aus Metall,
so dass sie im Vergleich zum Getriebeöl eine höhere Dichte aufweisen.
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Die
Filtereinrichtung kann somit Schmutzpartikel wirkungsvoll vom Getriebeöl abtrennen.
Die Wirkungsweise ist unabhängig
davon, ob es sich um Initialschmutz handelt oder um Abrieb, der
von der Hydraulikpumpe des Getriebes angesaugt wurde. Die abgetrennten
Schmutzpartikel führen
nicht zu einer Querschnittsverengung des Kanals, so dass das Getriebeöl unabhängig von
der Menge der abgetrennten Schmutzpartikel fließen kann. Das so genannte Zusetzen
von Filtern tritt somit nicht auf. Damit ist es nicht notwendig,
einen so genannten Bypass vorzusehen, über den das Getriebeöl fließen kann,
wenn der Durchflusswiderstand des Filters zu groß ist. Damit kann Bauraum eingespart
werden. Außerdem
führt ein
Bypass immer dazu, dass zumindest ein Teil des Getriebeöls nicht
gefiltert wird.
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Die
Filtereinrichtung ist insbesondere in einem Versorgungskanal für ein Regelmagnetventil
angeordnet. Wie beschrieben, können
Schmutzpartikel häufig
zu Funktionsbeeinträchtigungen
eines Regelmagnetventils führen.
Ist die Filtereinrichtung direkt im Versorgungskanal des Regelmagnetventils
angeordnet, kann wirkungsvoll verhindert werden, dass sich Schmutzpartikel
am Regelmagnetventil ablagern.
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Die
erfindungsgemäße Filtereinrichtung kann
mit anderen Filtern mit Sieb- oder
Vlieseinsätzen
kombiniert werden. Beispielsweise kann vor der Hydraulikpumpe ein
Saugfilter angeordnet sein.
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Das
Getriebe kann beispielsweise als ein Getriebe mit mehreren gekoppelten
Planetensätzen, als
ein stufenloses Getriebe, ein Doppelkupplungsgetriebe oder ein automatisiertes
Zahnräderwechselgetriebe
ausgeführt
sein.
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In
Ausgestaltung der Erfindung ist die Trennvorrichtung als eine lokale
Verbreiterung des Kanalabschnitts ausgeführt. Die Filtereinrichtung
ist damit besonders einfach aufgebaut und herstellbar. Für das Funktionieren
der Filtereinrichtung sind keine zusätzlichen Bauteile notwendig.
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Die
Trennvorrichtung weist insbesondere eine größere Tiefe als der Kanalabschnitt
auf. Unter der Tiefe ist dabei die räumliche Ausdehnung in der Richtung
zu verstehen, die im eingebauten Zustand der Steuerungseinrichtung
im Kraftfahrzeug nach unten weist. Damit können Schmutzpartikel, die in
die Trennvorrichtung geleitet wurden, absinken und sich in der Vertiefung
sammeln. Ein Herausspülen
der Schmutzpartikel aus der Trennvorrichtung kann so verhindert
werden. Damit wird sichergestellt, dass einmal abgetrennte Schmutzpartikel
dauerhaft abgetrennt sind und nicht mehr in den Hydraulikkreislauf gelangen
können.
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In
Ausgestaltung der Erfindung ist die Trennvorrichtung so ausgeführt, dass
sich an einem bezüglich
der Strömungsrichtung
des Getriebeöls
hinteren Anschluss an den Kanalabschnitt eine Fangkante ergibt.
Die Fangkante ist so ausgeführt,
dass Schmutzpartikel, die sich am äußeren Rand des Kanalabschnitts
befinden, in die Trennvorrichtung geleitet werden. Die Trennvorrichtung
ist so angeordnet, dass sie sich nach dem hinteren Anschluss noch
ein Stück
in nahezu dieselbe Richtung wie der Kanalabschnitt ausdehnt und
sie nur durch die dünne
Fangkante vom Kanalabschnitt getrennt ist. Die Schmutzpartikel können so
besonders effektiv in die Trennvorrichtung geleitet werden, da dafür nur eine
kleine Richtungsänderung
notwendig ist. Die Richtungsänderung
wird zudem noch von der Fangkante unterstützt.
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Damit
wird zum einen das Leiten von Schmutzpartikeln in die Trennvorrichtung
effektiver, zum anderen ist die Gefahr, dass in die Trennvorrichtung
gelangte Schmutzpartikel wieder herausgespült werden, sehr gering.
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In
Ausgestaltung der Erfindung sind der Kanalabschnitt und die Trennvorrichtung
in einer Steuerplatte angeordnet. Eine Steuerplatte einer hydraulischen
Steuerungseinrichtung dient zur Leitung bzw. Verteilung des Getriebeöls innerhalb
der Steuerungseinrichtung. Die Steuerplatte enthält dazu eine Vielzahl von Kanälen, die üblicherweise
in die Steuerungseinrichtung eingegossen sind. Im zusammengebauten
Zustand der Steuerungseinrichtung ist die Steuerplatte mit einem
Deckel verschlossen, durch den die einzelnen Kanäle voneinander getrennt werden.
Die Trennvorrichtung kann so sehr einfach zusammen mit dem Kanal
in die Steuerplatte eingegossen werden, so dass die Herstellung
der Filtereinrichtung sehr einfach und kostengünstig ist. Außerdem ist
bei der Montage der Steuerungseinrichtung kein weiterer Montageschritt
mehr notwendig, da die Filtereinrichtung keine weiteren Bauteile
aufweist.
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Weitere
Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus der Beschreibung und der
Zeichnung hervor. Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und
in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
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Kurze Beschreibung der
Zeichnungen
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In
der Zeichnung zeigen:
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1 eine
hydraulische Steuerungseinrichtung eines automatischen Getriebes
eines Kraftfahrzeugs,
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2 eine
Filtereinrichtung zum Herausfiltern von Schmutzpartikeln aus dem
Getriebeöl,
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3 ein
Schnitt durch die Filtereinrichtung aus 2 und
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4 eine
Filtereinrichtung in einer zweiten Ausführungsform.
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Bester Weg zur Ausführung der
Erfindung
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Gem. 1 wird
eine hydraulische Steuerungseinrichtung 10 eines nicht
dargestellten automatischen Getriebes eines Kraftfahrzeugs von einer Hydraulikpumpe 11 über eine
Zuleitung 12 mit unter Druck stehendem Getriebeöl versorgt.
Die Hydraulikpumpe 11 saugt das Getriebeöl über einen
Saugfilter 13, der als ein Filter mit einem Sieb- oder
Vlieseinsatz ausgeführt
ist, aus einem Tank 14. Innerhalb der hydraulischen Steuerungseinrichtung 10 ist
ein schematisch dargestellter Versorgungsdruckschieber 15 angeordnet,
der mit der Zuleitung 12 verbunden ist. Der Versorgungsdruckschieber 15 dient
dazu, einen konstanten Druck von beispielsweise 5 bar für die Versorgung
von Regelmagnetventilen der hydraulischen Steuerungseinrichtung 10 zur
Verfügung
zu stellen.
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Der
Versorgungsdruckschieber 15 ist mittels eines Kanals 16 mit
einem Regelmagnetventil 17 verbunden. Die hydraulische
Steuerungseinrichtung 10 verfügt darüber hinaus über weitere Regelmagnetventile,
die aber nicht in der 1 dargestellt sind. Im Kanal 16 ist
eine Filtereinrichtung 18 angeordnet, die an Hand der 2 und 3 näher erläutert wird.
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Gem. 2 weist
die Filtereinrichtung 18 einen bogenförmigen Kanalabschnitt 19 auf,
dem Getriebeöl
vom Versorgungsdruckschieber 15 über einen Zulauf 20 zugeführt wird.
Der bogenförmige
Kanalabschnitt 19 verbindet den Zulauf 20 mit
einem parallel zum Zulauf 20 angeordneten Ablauf 21.
Der Kanalabschnitt 19 beschreibt damit nahezu einen Kreis.
An einer Außenwand 24 des
bogenförmigen Kanalabschnitts 19 ist
eine Trennvorrichtung 25 in Form einer lokalen Verbreiterung
des Kanalabschnitts 19 ausgeführt. Die Trennvorrichtung 25 hat eine
nahezu rechteckige Grundform und ist an der Außenwand 24 gegenüber dem
Zu- und Ablauf 20, 21 angeordnet.
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Das
Getriebeöl,
das über
den Zulauf 20 in den Kanalabschnitt 19 einströmt, und
darin enthaltene Schmutzpartikel 22 werden in eine bogen-
bzw. kreisförmige
Bahn gezwungen, so dass auf das Getriebeöl und die Schmutzpartikel 22 eine
Zentrifugalkraft nach außen
wirkt. Die Zentrifugalkraft wirkt bezüglich der Krümmung des
Kanalabschnitts 19 nach außen. Die Richtung der Zentrifugalkraft
auf den Schmutzpartikel 22 ist mit einem Pfeil 23 dargestellt. Durch
die Zentrifugalkraft wird der Schmutzpartikel 22 nach außen, in
Richtung der Außenwand 24 des bogenförmigen Kanalabschnitts 19 gedrängt. Durch die
Strömung
und die Zentrifugalkraft wird der Schmutzpartikel 22 entlang
dem Pfeil 29 in die Trennvorrichtung 25 geleitet
und damit vom Getriebeöl
im Kanalabschnitt 19 abgetrennt. Der Schmutzpartikel 22 kann
so nicht in das Regelmagnetventil 17 gelangen und dort
zu einer Funktionsbeeinträchtigung
führen.
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In 3 ist
ein Schnitt entlang der Linie A-A in 2 dargestellt.
Der Kanalabschnitt 19 und die Trennvorrichtung 25 sind
in eine Steuerplatte 26 eingegossen und werden mit einem
Deckel 27 abgeschlossen. In der Steuerplatte 26 sind
außerdem
die Zuleitung 20, der Ablauf 21 sowie der ganze
Kanal 20 sowie weitere Kanäle der Steuerungseinrichtung 10 eingegossen.
Die 3 stellt die Bauteile der Steuerungseinrichtung 10 in
der Lage dar, wie sie im Kraftfahrzeug eingebaut sind.
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Der
Kanalabschnitt 19 und die Trennvorrichtung 25 weisen
ungefähr
trapezförmige
Querschnitte auf, wobei die Trennvorrichtung 25 eine größere Tiefe
aufweist als der Kanalabschnitt 19. Damit können Schmutzpartikel,
die in die Trennvorrichtung 25 geleitet werden, unter das
Niveau des Kanalabschnitts 19 absinken und sich innerhalb
eines unteren Bereichs 28 der Trennvorrichtung 25 ablagern.
Sie können
damit nicht mehr aus der Trennvorrichtung 25 herausgespült werden.
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Die 4 zeigt
eine Filtereinrichtung 118 in einer zweiten Ausführungsform.
Sie unterscheidet sich von der Filtereinrichtung 18 in 2 und 3 nur
durch die Form der Trennvorrichtung 125, so dass auf die
Beschreibung gleich ausgeführter
oder gleich wirkender Bauteile verzichtet wird.
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Die
Trennvorrichtung 125 der Filtereinrichtung 118 ist
ebenfalls nahezu rechteckig ausgeführt und ist an der Außenwand 124 gegenüber dem
Zu- und Ablauf 120, 121 angeordnet.
Allerdings ist die dem Kanalabschnitt 119 zugewandte Seite
der Trennvorrichtung 125 nicht vollständig gegenüber dem Kanalabschnitt 119 offen.
Zwischen der Trennvorrichtung 125 und dem Kanalabschnitt 119 ist
in Richtung Abfluss 121, also am hinteren Anschluss an den
Kanalabschnitt 119 eine Fangkante 129 angeordnet.
Die Fangkante 129 trennt ca. 50 % der dem Kanalabschnitt 119 zugewandten
Seite der Trennvorrichtung 125 gegen den Kanalabschnitt 119 ab.
Die Trennvorrichtung 125 ist ebenfalls tiefer ausgeführt als
der Kanalabschnitt 119.
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Die
Fangkante 129 bewirkt, dass Schmutzpartikel einfacher in
die Trennvorrichtung 125 gelangen können und insbesondere nicht
mehr herausgespült
werden können.
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Die
beschriebenen Trennvorrichtungen können in alternativen Ausführungsformen
auch weiter in Richtung Ablauf verschoben werden. Dabei ist zu beachten,
dass auf Höhe
des hinteren Anschlusses der Trennvorrichtung an den Kanalabschnitt
der Kanalabschnitt noch eine Krümmung
aufweist und so noch eine Zentrifugalkraft auf die Schmutzpartikel
wirkt.