DE2023504A1

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Info

Publication number: DE2023504A1
Application number: DE19702023504
Authority: DE
Priority date: 1969-05-16
Filing date: 1970-05-13
Publication date: 1970-11-19
Also published as: FR2042678A1; GB1251474A; DE2023504C3; US3646851A; DE2023504B2

Description

PATENTANWÄLTE.; ! f 1 ■ f ■ ι Ϊ \	MÜNCHEN 2 TAL 33 TEL. 0811/226894 295051 CABLES: THOPATENT TELEX: FOLGT
Dipi.-chem. Dr. D. Thomsen Dipi.-ing. H. Tiedtke Dipi.-chem. G. Bühüng	FRANKFURT (MAIN) 50 FUCHSHOHL 71 TEL. 0811/514666
Dipi.-ing. W.Weinkauff

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8000 München 2 13. Mai 1970 case PG 23-6961/3625

Nissan Motor Company, Limited Yokohama City, Japan

Hydraulisches Schaltventil

Die Erfindung bezieht sich auf ein hydraulisches Schaltventil mit einer Servoeinrichtung für das Schal- · ten von, Relativstellungen eines Betätigungselements; eine·Hauptanwendung des Schaltventils liegt bei einer Obertragungsanlage eines Kraftfahrzeugs. Die Erfindung ■bezieht sich insbesondere'auf ein hydraulisches Schaltventil, dessen Bewegung-das-Anlegen oder Lösen der Servoeinrichtung bewirkt, um eine Änderung im Übersetzungsverhältnis der Getriebeelemente der Übertragungseinrichtung herbeizuführen. ·

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Unter den bekannten hydraulischen Sehaltventilen, die in einer selbsttätig schaltenden Übertragungseinrichtung Anwendung gefunden haben, bedindet sieh ein Ventil mit Steuerzapfen, das ein Steuerventil i/erwendet, um • elektrische Signale in mechanische Signale umzuwandeln und dadurch dn Haupt'ventil zu bewegen. Das Steuerventil wird durch einen Drehmomentmotor betätigt, der kompli-" zierten Aufbau hat, sodaß die Produktionskosten des Ventils insgesamt erhöht werden. Die Verwendung eines Steuerventils und eines Drehmomentmotors bedingt darüber hinaus verzögertes Ansprechen des Hauptventils auf die Betriebssignale .

Eine weitere typische Praxis besteht darin,, ein Einzeldüsenventil der KlappenventIlbauart zu verwenden bei dem eine extraMenge an Betätigungsflüssigkeit benötigt ) wird, da sich bei .offener Düse ein Verlust durch abströmen eines Signaldrucks ergibt» sodaß die hydraulische Pumpe unter Umständen überlastet wird. Ferner Ist zu ergänzen, daß durch die Verwendung einer in öl eingetauchten beweglichen Spule, wie es bei Sehaltventilen der Klappenbauart üblich ist, ein komplizierter Aufbau der Ventileinheit erhalten wird.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein hydraulisches Schaltventil für das Schalten der' Itelativstelungen eines Betätißunjrselements, z.B. Getriebeelemente einer »selbsttätig schalten-

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den Übertragungseinrichtung zu schaffen, daß eine Schie'beventileinheit mit einem durch Flüssigkeitsdruck eines Hydrauligkreises bewegten Ventilschieber, eine Solenoidvorrichtung zur Steuerung der Bewegung des Ventilschiebers in Abhängigkeit von elektrischen Signalen, die die Solenoidvorrichiung enpfäigt_aund eine Servoeinheit aufweist, die mit der Ventileinheit verbunden ist und durch diese gesteuert wird, um Stellungen des BetätLgmgs elements in Bezug auf die Relativstellungen des Ventilschiebers einzuschalten. .

Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung vor, ein hydraulisches Schaltventil durch Kombination einer bekannten Solenoidvorrichtung und eines Hydrauligkreises mit einer Düse und einer Drossel zu schaffen, die durch ein Hauptsteuerventil geschlossen wird, wenn die Düse geöffnet ist, sodaß die Arbeitsflüssigkeit nicht abfließen kann

Die Erfindung wird im Folgenden anhand einer schematischen Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel erläutert.

Das hydraulische Schaltventil nach er Erfindung besteht aus drei zusammenwirkenden Einheiten ■ einer Schiebeventileinheit 10, die in einen Hydrauligkreis eingeschaltet ist, einer Solenoidvorrichtung 11, die

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als Hauptsteuerventil zur Steuerung des Einsatzes der Schiebeventileinheit 10 dient, und einer Servoeinheit 12, die betrieblich mit der Schiebeventileinheit 10 verbunden und durch diese gesteuert wird, um ein zugehöriges Getriebeelement (nicht gezeigt) der Ob ertragungs einrichtung zu betätigen. Die SchidbeventiLeinheit 10 befindet sich in der Darstellung in ihrer Neutralstellung.

Die Schiebeventileinheit 10 besitzt einen Ventilschieber 13, der sich in einem Gehäuseabschnitt 14 befindet. Der Gehäuseabschnitt 14 ist mit einem zylindrischen Hohlraum 15 versehen, in dem der Ventilschieber 13 verschiebbar ist. Der Hohlraum 15 hat mehrere öffnungen 16,17,18,19, 20,21,22 und 23, die sich mit dem Hohlraum in Verbindung be-.finden. ^Der Ventilschieber 13 hat Schultern 24, 25 und 26, die Schultern trennende Nuten 27 und 28 und ein verringertes Ende 29. Zwischen der Schulter 24 und der gegenüberliegenden Endwand 15a des Hohlraums 15 befindet sich eine Druckfeder 30, wodurch der Ventilschieber 13stets von dem Ende 15a des Hohlraums .weggedrückt wird. Der Druck der Feder 30 ist so bestimmt,'daß'er einen - vorbestimmten Strömungsmitteldruck überwindet, der auf die Schulter 26 wirkt.

Die öffnungen 17 und 19 stehen über Zweigleitungen 31a und 31b mit einer Flüssigkeitseintrittsleitung 31 in Verbindung, während die öffnungen 16 und 18 über Zweiglei-

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BAO ORJQINAL

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tungen 32a und 32b mit einer Flüssigkeitsaustrittsleitung 32 in Verbindung sind. Die öffnung 23 ist mit einem ölsumpf (nicht gezeigt) verbunden, um Flüssigkeit abzuführen. Im Bedarfsfall kann irgendwo in der Zweigleitung 3ib gemäß Darstellung ein ölfilter 33 vorgesehen sein.

Zwischen der öffnung 19 und. der Schulter 26 wird eine Flüssigkeitskammer 34 gebildet, die mit der öffnung 20 in Verbindung steht. Die öffnung 20 ihrerseits ist mit einer Leitung35 verbunden, die über eine Verengung oder Düse 36 zur Außenseite offen ist. Zwischen der öffnung 19 und der Flüssig ke its kammer 34 befindet sich eine Hauptdrossel oder Hauptdüse 37. Die Flüssigkeitskammer 34 steht ferner über ein verengtes Loch 38 mit' der Zweigleitung 31b in Verbindung, wobei dieses Loch als zusätzliche Düse oder öffnung dient.

Die Düse 36 ist in ihrem wirksamen Querschnitt größer als die Drossel 37,und zwar für einen später noch zu erörternden Grund.

Die Schultern und Nuten des Ventilschiebcrs 13 sind in der folgenden Weise angeordnet: Wird der Ventilschicber in der der Endwand 15a dm nächsten gelegenen Stellung gehalten, steht die öffnung 16 über die Nut 27 mit der öffnung und die öffnung 17 über die Nut 28 mit der öffnung 21 in Verbindung, während die Öffnung 13 geschlossen ist;

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. wird das Ventilelement 13 in die von der Endwand 15a am weitesten entfernt gelegene Stellung bewegt, wird die Flüssigkeitsverbindung zwischen den öffnungen 16 und 22, den öffnungen 17 und 22 gesperrt",während die öffnungen und 18 über die Nuten 27 und 28 mit den öffnungen 22 und in Verbindung treten.

Die durch die Schiebeventileinheit 10 gesteuerte Ser-

voeinheit 12 hat in einem Gehäuseabschnitt 40 eine Bohrung 35, Die Bohrung 39 ist durch einen Kolben 41 in zwei Flüssigkeitskammern 42 und 43 unterteilt, die öffnungen 42a und 43a besitzen, die mit den öffnungen 21 bzw. 22 der Schiebeventileinheit 10 in Verbindung stehen. Der Kolben 41 ist an ein Betätigungsglied (nicht gezeigt) eines Betriebeelements ( nicht gezeigt) durch eine Kolbenstange 41a angeschlossen.

Die Solenoidvorrichtung 11 zur Steuerung der Schiebeventileinheit 10 hat wie gewöhnlich eine in einem Gehäuse 45 untergebrachte Solenoidspule 44, die an eine (nicht gezeigte) elektrische Energiequelle angeschlossen ist; ferner ist ein Anker oder ein beweglicher Kern 4δ vorgesehen, der von der Solenoidspule 44 umgeben ist. Der bewegliche Kern 46 bezitzt an einer Seite einen Ventilkopf 46a, der mit seiner Stirnfläche der Düse 36 der Leitung . der Schiebeventileinheit 10 zugewandt ist. Zwischen dom beweglichen Kern 46 und einem in dem Geh'lusc 45 aunrcbildeten Federsitz 48- befindet sich eine Druckfeder 47, wodurch der

bewegliche-Kern-und dementsprechend der Vonti.lkopf 4Ga nor-08847/16/3
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malerweise in der rückgezogenen Stellung, dh. im Abstand von der Düse 36 gehalten werden» sodaß diese zur Luft offen gehalten wird.

Wird die Solenoidvorrichtung 11 durch Erregen der Solenoidspule 44 betätigt,bewegt sich der bewegliche Kern 46 gegen die Wirkung der Druckfeder 47 vor, sodaß der Ventilkopf 46 die Düse 36 der Leitung. 35 schließt. Bei geschlossener Düse 36 steigt der Flüssigkeitsdruck in der Flussigkeit»kammer 34 an, die mit der Leitung 35 verbunden ist. Der Ventilschieber 13 wird in seine eine äußerste Stellung, d.h\ gegen die Wirkung der Feder 30 in Richtung auf die Endwand 15a bewegt, bis das verminderte Ende 39 die Endwand ISa berührt. Befindet sich der Ventilschieber¹ 13 in dieser Stellung, steht die öffnung

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17 über die durch die Schultern 25 und 26 begrenzte Nut 28 mit der öffnung 21 in Verbindung, sodaß der Flüssigkeitsdruck der Eintrittsleitung 31 über die öffnung 42a in die Kammer 42 gelangt, wie es durch einen ausgezogenen Pfeil dargestellt ist, sodaß der Kolben 41 in Richtung des ausgezogenen Pfeils bewegt wird. Die Flüssigkeit in der Kammer 43 strömt dann Über die öffnungen 43a und 22in die Nut 27, wie es durch ausgezogenen Pfeil angedeutet ist, und fließt durch die öffnung 16 und die AustrittsZweigleitung 32a ab.

Wird die Solenoidspule 44 entregt, wird der bewegliche Kern 46 rückgezogen, sodaß der Ventilkopf 46a sich v>n der»

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Düse 36 abhebt, so daß diese geöffnet wird. Die in der Leitung 35 befindliche Flüssigkeit wird dann durch die Düse abgegeben und erneut gesammelt. Es kann somit die Flüssigkeit der Zweigleitung 31b, die von der Eintrittsleitung 31 kommt, durch die Drossel 37 in die Flüssigkeitskammer 34 strömen. Da die Drossel 37 in ihrem Wirkquerschnitt kleiner als die Düse 36 bemessen ist, nimmt das Niveau des Flüssigkeitsdrucks in der Flüssigkeitskammer 34 mit dem Flüssigkeitsabfluß aus der leitung 35 _ab. In diesem Zustand überwindet die Kraft der Feder 31 den Flüssigkeitsdruck in der Flüssigkeitskammer 34, sodaß der Ventilschieber 13 sich von der Endwand 15a über die Neutralstellung zur anderen äußersten S'tellung bewegt. Die öffnung 17 tritt dann mit der öffnung in Verbindung, wobei die Flüssigkeit in der Zweigleitung 31·a über die Nut 27 zu der?Kammer 43 der Servoeinheit 12 überführt wird,'wie es durch unterbrochenen Pfeil angedeutet ist. 'Der in der Eintrittsleitung 31 herrschende Flüssigkeitsdruck wird auf diese Weise in die Kammer 43 getragen, wodurch der Kolben 41 in Richtung des unterbrochenen Pfeils bewegt wird. Die Flüssigkeit in der Kammer 42 gelangt über die öffnungen 42a und 21 zu der Nut 28, wie es durch unterbrochenen Pfeil angedeutet ist, und strömt durch die öffnung 18 und die Leitung 32b ab. Auf diese Weise wird der Ventilschieber 13 in eine Stellung gebracht, in der er am weitesten von der Endwand 15a entfernt ist,sodaß riie-Schulter 26 die Drossel:37·schließt. Dadurch kann die in der Zweigleitung ."3Ib befindliche Flüssigkeit nicht durch uio

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öffnung 19 in die Flüssigkeitskammer 34 eintreten, sodaß· , Vergeudung an Flüssigkeit-verhindert wird. Wenn in diesem ^! Fall die Strömungsmittelverbindung zwischen der Leitung 31b und der Flussigkeitskammer 34· vollständig gesperrt wird, kann die Flüssigkeit der Leitung 31b selbst dann nicht in die Kammer 34 eintreten, · wenn die Düse 36 durch den Ventilkopf 46 a ein zweites Mal geschlossen wird. Um diesen Nachteil zu vermeiden, ist zwischen der Leitung 31b und der Kammer 34 ein kleines Loch 38 vorgesehen, das als zusätzliche Drossel oder Hilfsdrossel dient. Durch dieses Loch oder ■ diese Hilfsdrossel 38 wird stets eine begrenzte Menge des Flüssigkeitsdrucks von der Leitung 31b zu der Flüssigkeitskammer 34 übertragen. Wird demzufolge die-Düse 36 durch den Ventilkopf 46a geschlossen, während die Drossel37 gleichzeitig durch die Schulter 26 des Ventilsch'iebers 13 geschlossen ist, steigt der Flüssigkeitsdruck in der Kammer 34 in Abhängigkeit von der durch die Hilfsdrossel 38 zuströmenden Flüssigkeit. Dementsprechend wird der Ventilschieber 13 etwas von der"^; Drossel 37 abgehoben, sodaß die Flüssigkeit der Leitung'31b ,_;; ' durch die öffnung 19 in die, Flüösigkeitskammer 34 eintreten "■; kann. Der Ventilschieber 13 spricht somit sofort "auf.die Be- ■ tätigung der Solenoidvorrichtung ,11 an. .·,· ^;/'.·■.,- ^χ-·'Φ ' ■'-::'l

Claims

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Patentanspruch

Hydraulisches Schaltventil für das Schalten von. Relativstellungen eines Betätigungselements,gekennzeichnet durch eine in eine*¹ Hydrauligkreis eingeschaltete .Ventileinheit (1,1O)*, eine mit einer Energiequelle verbundene Solenoidvorrichtung (11) für die Steuerung des Betriebs der Ventileinheit und durch eine Servoeinheit (12), die betrieblich mit der Ventüeinheit verbunden ist und durch diese gesteuert wird.,, um das Betätigungselement zu schalten, wobei die Ventileinheit einen Ventilschieber(13) aufweist, der in Abhängigkeit von einem durch den Hydrauligkreis angelegten Flüssigkeitsdruck bewegt wird, eine in dem Hydrauligkreis . vorgesehne und zur Außenseite der Ventüeinheit offene· Düse 36, die für das Abführen überschüssiger Flüssigkeit aus dem Hydrauligkreis dient und bei Betätigung der Solenoidvorrichtung geschlossen wird, eine in dem Hydrauligkreis Hauptdrossel (37),die in Offenstellung ·

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Flüssigkeitsdruck an den Ventilschieber anlegt, sodaß sich dieser gegen Federwirkung zu einer'äußersten Stellung bewegt und den selektiven Durchgang von Flüssigkeit zu der Servoeinheit·. gestattet, sodaß eine Relativstellung des Betätigungselements herbeigeführt-wird, während die Hauptdüse durch den Ventilschieber geschlossen ist,wenn dieser durch die Federwirkung bei entregter Solenoidvorrichtung in der anderen -..äußersten Stellung gehalten und die Düse in Offenstellung.gehalten wird, wodurch Flüssigkeit selektiv zu der Servoeinheit gelangt und dadurch die andere Relativstellung des Betätigungselements herbeiführt, wobei die Hauptdrossel (37) in ihrem wirksamenQuerschnit kleiner als die Düse (36) ist und in dem Hydrauligkrei«. eine zusätzliche DrosseK 3§ vorgesehen ist, um einen begrenzten Flüssigkeitsdruck an den Ventilschieber anzulegen, wenn die Hauptdrossel oder Hauptöffnung durch den Ventilschieber verschlossen wird.

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