DE2336927A1 - Elektromagnetisches drucksteuerventil fuer inkompressible medien - Google Patents

Elektromagnetisches drucksteuerventil fuer inkompressible medien

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DE2336927A1 DE19732336927 DE2336927A DE2336927A1 DE 2336927 A1 DE2336927 A1 DE 2336927A1 DE 19732336927 DE19732336927 DE 19732336927 DE 2336927 A DE2336927 A DE 2336927A DE 2336927 A1 DE2336927 A1 DE 2336927A1
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Description

Daimler-Benz Aktiengesellschaft Daiiu
Stut tgart-Untertürlcheim
l6. Juli 1973
" El ektroraagne ti seiles Drucksteuerventil für inkompressible Medien"
Zusatz zu Patent (Patentanmeldung P 22 ()6 75? ·2
Die Erfindung betrifft ein Drucksteuerventil für ein inkompressibles Medium insbesondere für ein selbsttätig schaltendes Kraftfahrzeuggetriebe, bei dem das Medium durch einen aus Ventilsitz und Ventilverschlußkörper gebildeten Ventilspalt geleitet wird und bei dem der Ventilverschlußkörper durch eine von der Führungsgröße abhängige, insbesondere von der Größe eines Drehmomentes abhängige Kraft beaufschlagt ist, dergestalt, daß das Regelventil als ein Magnetventil ausgebildet ist, auf dessen mit dem Magnetanker verbundenen Ventilverschlußkörper im stromlosen Zustand eine bestimmte durch einen Kraftspeicher aufgebrachte Kraft einwirkt, die durch Erregung der Spule in Abhängigkeit von der Führungsgröße veränderbar ist und bei dem die die Erregerspule umgebende Eisenummantelung in zwei konzentrisch zueinander liegende einen ringförmigen Magnetspalt einschließende zylindrische Polschuhe ausläuft, zwischen die der ringförmig ausgebildete von einem konzentrisch im Innern der Erregerspule angeordneten schirmartigen Ankerträger getragene Anker axial je nach Spulenerregung mit mehr oder weniger großer
Kraft hineingezogen wird nach Patent (Patentanmeldung
P 22 06 751.2).
Durch die Ausgestaltung des Ventiles gemäß dem Hauptpatent mit axial verlaufendem ringförmigen Magnetspalt mit radial verlaufenden Kraftflußlinien und mit einem axial in den Magnetspalt
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eintauchenden Ringanker ist ein Elektromagnet mit sehr flacher Kraft-Hub-Kennlinie geschaffen; d.h. bei einer konstanten Spulenerregung ist die Kraft innerhalb eines gewissen Bereiches nur relativ wenig von der Ankerstellung abhängig. Die Magnet-Kennlinien sind zumindest flacher als die Ventil-Kennlinie, d.h. die hydraulisch und gegebenenfalls durch eine Feder auf den Ventilverschlußkörper ausgeübte Kraft ändert sich bei einer Lageveränderung des Ventilverschlußkörpers mehr als die magnetisch auf den mit ihm verbundenen Anker ausgeübte Kraft. Bei Lageveränderungen des Ankers und des Verschlußkörpers ändert sich die Ankerkraft weniger als die Ventilkraft und die diese Einheit in die Sollage zurückführenden Kräfte überwiegen gegenüber den die Einheit aus dieser Lage zu verschieben trachtenden Kräfte. Dadurch ist eine stabile Regelung möglich.
Nachteilig an den radial zu dem axial beweglichen Anker verlaufenden Kraftflußlinien ist, daß die Ankerkräfte, absolut gesehen, nicht besonders hoch sind. Andererseits muß wegen der Unterbringung des Magnetventiles in einem Kraftfahrzeuggetriebe, d.h. wegen Platzmangel der Magnetteil recht klein gehalten werden. Der Magnetteil des Ventils muß daher durch geeignete Magnetwerkstoffe und Pol- sowie Ankergestaltung besonders leistungsfähig gestaltet werden und die bewegten Teile des Magnetventiles müssen möglichst leichtgängig gestaltet werden, damit die elektromagnetischen Kräfte die Betätigungskräfte überwinden können. Diese hochgezüchtete Konstruktion des Magnetventiles ist aber empfindlich gegenüber allen möglichen Störeinflüssen. Es ist Aufgabe der Erfindung, die Empfindlichkeit des im Hauptpatent geschützten Magnetventiles gegenüber Störeinflüssen wenn nicht zu beseitigen so doch wenigstens zu mildern, damit die Regelgenauigkeit des Ventils nicht durch solche Störeinflüsse beeinträchtigt wird.
Ein Störeinfluß, nämlich die Temperaturabhängigkeit wird erfindungsgemäß dadurch erheblich gemildert, daß der Ankerträger
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aus einem Werkstoff besteht, dessen Temperaturausdelmungskoeffizient wenigstens angenähert mit dem des Werkstoffs des die Spule und ihre Eisemimmantelung aufnehmenden Gehäuses übereinstimmt, vorzugsweise, daß er aus demselben Werkstoff besteht und daß auf den Ankerträger der vorzugsweise in Ringsegmente unterteilte Anker befestigt ist.
Da die Ventile in einem Temperaturbereich arbeiten müssen, dessen beide Extremwerte um weit über 150 Grad auseinanderliegen, kommt dieser Maßnahme große Bedeutung zu. Durch Gestaltung des Gehäuses und des Ankerträgers aus Aluminium lassen sich die Teile fertigungsgünstig als Preßguß- oder als Fließpreßteile gestalten. Durch einen solchen Arbeitsgang lassen sich auch die für eine temperaturbeständige Befestigung des Ankers erforderlichen Nietschäfte fertigungsgünstig gleich auch mit an den Ankerträger anfonnen.
Um die durch das strömende Medium verursachten Staudrückkräfte wenigstens von dem Schirmteil des Ankerträgers fernzuhalten und so einen weiteren Störeinfluß zu verringern, ist es zweckmäßig, wenn der Magnetteil von dem Ventilteil durch eine vom wenigstens teilweise prismatisch gestalteten Ventilverschlußkorper mit geringem Spiel durchsetzte Trennwand abgeschirmt ist.
Durch Abrieb von ferrotnagnetischen bewegten Teilen des Hydrauliksystems, zu dem das Regelventil gehört, können kleinste ferromagnetische Partikelchen in das zu regelnde Medium gelangen und sich im Bereich des Magnetspaltes festsetzen und dadurch die Kennlinie des Magneten in ihrem Verlauf beeinflussen. Um diese Störung auszuschalten, ist es zweckmäßig, wenn im Zulauf des Ventiles ein Magnetabscheider angeordnet ist. Es kann aber auch zusätzlich oder stattdessen zwischen dem Ventilteil und dem Magnetteil eine im Ventilgehäuse dichtend befestigte Filterscheibe vorgesehen werden. Eine andere Möglichkeit, die Ablage-
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rung von Magnetschlamm an den Polschuhen zu verhindern, besteht darin, daß axial beiderseits des Magnetteiles des Ventiles flüssigkeitsdichte vom Schaftteil des Ankerträgers jeweils
dichtend durchdrungene Membranen im Ventilgehäuse dichtend angeordnet sind und daß die beiden von den Membranen und dem Ventilgehäuse eingeschlossenen axial außerhalb des Magnetteiles
des Ventiles liegenden Räume leitungsmäßig vorzugsweise durch eine im Innern des Schaftteiles gelegte Bohrung untereinander in Verbindung stehen und daß der von den beiden Membranen und dem Ventilgehäuse eingeschlossene Magnetteil des Ventils mit
einer möglichst niedrigviskosen Flüssigkeit mit möglichst
niedrigem Teniperaturausdehnungskoeffizienten vollständig ausgefüllt ist. Der Magnetteil des Ventils ist hydraulisch vollständig von dem Ventilteil abgekapselt, jedoch so, daß keine
Rückwirkungen von Regeldrücken oder Volumenausdehnungen auf
das Regelverhalten des Ventiles auftreten.
Die Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles im folgenden näher erläutert. Die Figur zeigt einen Längsschnitt durch ein gemäß der Erfindung ausgestaltetes elektromagnetisches Ventil, die Fig. 2 zeigt eine An» Wendung dea Ventile· nach Fig. 1.
Die Erregerspule 1 des Elektromagneten ist auf einen Spulenträger 2 aufgewickelt, der in eine aus einem gesinterten und
hohlgebohrten Eisenkern 3 void aus gestanzten Magnetblechen 4,5 und 6 bestehende topfförmige Eisenummantelung eingesetzt ist, die in zwei zylindrische einen axialen Ringspalt 6 einschließende Polschuhe 7 und 8 auelaufen. Die Spule mit der Eisenumhüllung ist in ein topfförmiges Gehäuse 9 aus Aluminium eingesetzt, das mit dem Gehäuse dee Ventilteiles ein einheitliches Werkstück bildet. Das Gehäuse ist auf der einen Seit· durch
einen Schraubdeckel 10 dicht verschlossen, durch den - elektrisch isoliert - die Spulenanschlüsse hindurchgeführt sind.
Konzentrisch zur Spule und zur Eisenummantelung ist der echirmartige (Schaftteil Il und Schirmteil 12) Ankerträger 13 ange-
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ordnet, der beiderseits des Magneten in Zentrierfedern lk axial beweglich und reibungsfrei und radial geführt gelagert ist. An dem Schirmteil ist mittels Nieten 2o der in Ringsegmente unterteilte Ringanker 21 befestigt. Die Unterteilung in Ringsegmente verhindert einen Magnetfluß in Umfangsrichtung innerhalb des Ankers und vermindert die radialen MagnetkrMfte erheblich. Die runden aus einem mit Dehnungsschlitzen versehenen Federblech herausgestanzten Zentrierfedern sind am Aussenrand zwischen je einem nichtmagnetischen Distanzring und einem gummielastischen Klemmring radial etwas nachgiebig eingespannt. Am Schaftteil 11 des Ankerträgers 13 sind die Zentrierfedern zwischen einer Schulter und dem Stirnende je eines Aufschrumpfteiles 15 bzw. l8 eingeklemmt. Das dem Ventilteil abgewandte Ende des Ankerträgers 13 trägt einen Federteller 15» auf den die sich am Deckel Io über das einstellbare Federwiderlager l6 abstützende Feder 1? einwirkt. Da« dom Ventilteil zugekehrte Ende des Ankorträgerschaftes 11 trägt den nicht magnetischen Ventilverschlußkörper l8, der durch die Feder 17 mit Vorspannung auf den Ventilsitz 19 aufgedrückt wird. Der Ankerträger 13 ist aus demselben Werkstoff wie das Gehäuse 9t d.h. auch aus Aluminium und führt daher gegenüber dem Gehäuse keine relativen Temperaturdehnungen aus. Er ist fertigungsgünstig als Fließpreßteil ausgebildet und die Nietschäfte 2o sind bereits an dieses Einzelteil angeformt.
Der Ventilteil des Magnetventiles wird außer dem ihm zugeordneten Anteil des Gehäuses 9 gebildet aus einem in das Gehäuse eingehängten rohrförmigen (23) mit einem Flansch 2k versehenen Ventilsitzträger 22 und dem darin axial verschraubbaren Ventilsitz 19· Bei einer Serienfertigung wird das als ein Druckgußteil hergestellt. Die Zuströmung des Regelventils erfolgt bei konstantem Vordruck über eine Drossel, durch das Rohr 23 und den Ventilsitz 19 auf die Stirnseite des Ventilverschlußkörpers 18. Zur Verhinderung eines Aufpralls der Strömung auf die
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untere der Zentrierfedern ΐΛ und auf den ScHrmteil 12 des Ankerträgers 13 ist der Ringraum zwischen Flansch 2h und dem
zylindrischen Ventilverschlußkörper l8 durch eine den Ventilverschlußkörper mit einem kleinen Spalt umgebende in den
Flansch eingepreßte Blende 25 ausgefüllt, die bei einer geeigneten Gestaltung des Gehäuses aus Druckguß auch aus einem Stück mit dem Gehäuse sein kann. Zur Abscheidung von ferromagnetischen Schwebeteilchen aus dem zu regelnden Medium, bevor diese in den Bereich der Polschuhe 7 und 8 gelangen, ist im Zulauf (23) des Ventilteiles ein Magnetabscheider in Form eines ringförmigen Permanentmagneten 26 angeordnet. Auf der
Unterseite der unteren der beiden Zentrierfedern lk ist ein
rundes Filterpapier angeordnet, welches zusammen mit der Zentrierfeder am äußeren und inneren Rand in dessen Halterung
eingeklemmt ist. Um bei dem Strömungswiderstand, den das Filterpapier darstellt, auch schnelle Ventilbewegungen behinderungsfrei zuzulassen, um aber andererseits den Magnetschlamm von den Polschuhen fernzuhalten, kann der Schaftteil 11 des
Ankerträgers längsgebohrt sein (strichliert dargestellt) und auch an der oberen Zentrierfeder ein Filterpapier angeordnet sein.
Bei der in Fig. 2 gezeigten Anwendung des Magnetventiles ist dieses (30) am Gehäuse des Steuerteiles eines Getriebes eingeschraubt und über das Steckrohr 32 mit dem Gehäuse 33 des
Modulierdruckregelschiebers "}k verbunden. Das Gehäuse 33 ist gegen das eigentliche Getriebegehäuse 35 geschraubt, das mit den entsprechenden Verbindungsleitungen zur ölver- und -entsorgung (Zulauf 36, Arbeitsanschluß 37) versehen ist. Das
Steckrohr 32 hat die Aiifgäbe, das Ventil öldicht mit dem Gehäuse 33 zu verbinden und einen etwaigen Versatz der Bohrungen auszugleichen, der durch das Zusammenschrauben verschiedener Teile relativ groß sein kann; außerdem gleicht die Ölsäu-Ie automatisch die Längentoleranz aus, was bei Serieneinbau
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sehr vorteilhaft ist. Der Arbeitsanschluß 37 (eingesteuerter Druck pm) führt auf die Druckseite des Betätigungskolbens einer hydraulischen Lamellenbremse oder -kupplung des Getriebes 1 deren Lamellen je nach Erregung der Spule des Magnetventile s schwächer oder stärker aufeinandergepreßt werden, wodurch dementsprechend ein langsameres oder rascheres Schließen oder, bei vorgegebener aber unterschiedlicher Last, ein Schließen der Kupplung oder Bremse in einer bestimmten Zeit bewirkt werden kann. Der Magnetabscheider 26 kann vorteilhafterweise im Zulauf 36 angeordnet sein. Da der gesteuerte Druck pm bei Stromausfall oder Kabelbruch aus Sicherheitsgründen seinen Maximalwert annehmen muß, um die Zerstörung der KupplungslameIlen zu verhindern (dauerndes Schleifen), wird der maximale Druck von der im Ventil 3° liegenden Feder 17 bestimmt. Er wird über die Schraube l6 auf den Sollwert eingestellt. Das Ventil 3° wirkt rein mechanisch gesehen als überdruckventil. Da der Zulaufdruck größer ist als der Maximaldruck, läuft immer etwas Arbeitsöl durch den Ventilspalt iß/19 hindurch.
Die über den Erregerstrom stufenlos verstellbare Magnetkraft wirkt der Feder 17 entgegen und erlaubt den Öldruck im Steckrohr und damit auf der Schieberfläche von 0 bis zu dem der Feder 17 entsprechenden Öldruck zu verändern. Da der dem Motormoment entsprechend modulierte Öldruck pm aber nie unter einen Minimalwert absinken darf, da das Bremsmoment des Motors im Schubbetrieb immer noch übertragen werden muß, wirkt direkt auf den Regelschieber eine Feder 381 die die Höhe des minimalen Druckes bestimmt. Der abgehende modulierte Druck pm wird über den Arbeitsdruckregelschieber 3** nochmals zum endgültigen Arbeitsdruck verstärkt.
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Das für die Schalthärte der Getricbeschaltbremsmbzw. -kupplungen maßgebende Dclastungsmoment kann vom Saugrohr (bei Otto-Motoren) in Form des Saugrohrunterdruckes oder bei Motoren mit Kraftstoffeinspritzung (Otto- oder Dieselmotoren) vom Kegelstangenhub abgenommen werden.
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Claims (1)

  1. Dai;;! 97bO/;t
    Ansprüche:
    ^ 1 . \Drucksteuerventil für ein inkompressible.·? Medium insbesondere
    r ein selbsttätig schaltendes Kraftfahrzeuggetriebe, bei dem das Medium durch einen aus Ventilsitz und Ventilverschluß körper gebildeten Ventilspalt geleitet wird und bei dem der Ventilverschlußkörper durch eine von der Führungsgröße abhängige, insbesondere von der Größe eines Drehmomentes abhängige Kraft beaufschlagt ist, dergestalt, daß das Regelventil als ein Magnetventil ausgebildet ist, auf dessen mit dem Magnetanker verbundenen Ventilverschlußkörper im stromlosen Zustand eine bestimmte durch einen Kraftspeicher aufgebrachte Kraft einwirkt, die durch Erregung der Spule in Abhängigkeit von der Führungsgröße veränderbar ist und bei dem die die Erregerspule umgebende Eisenummantelung in zwei konzentrisch zueinander liegende, einen ringförmigen Magnetspalt einschließende zylindrische Polschuhe ausläuft, zwischen die der ringförmig ausgebildete von einem konzentrisch im Innern der Erregerspule angeordneten schirmartigen Ankerträger getragene Anker axial je nach Spulenerregüng mit mehl" oder weniger großer Kraft hineingezogen wird nach Patent (Patentanmeldung P 22 06 751·2), dadurch gekennzeichnet, daß der Ankerträger (13) aus einem Werkstoff besteht, dessen Temperaturausdehnungskoeffizient wenigstens angenähert mit dem des Werkstoffs des die Spule (l) und ihre Eisenummantelung (3 bis 5) aufnehmenden Gehäuses (9) übereinstimmt, vorzugsweise, daß er aus demselben Werkstoff besteht und daß auf dem Ankerträger (l3) der vorzugsweise in Ringsegmente unterteilte Anker (21) befestigt ist.
    2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Gehäuse (9) und Ankerträger (13) aus Aluminium bestehen und daß wenigstens der Ankerträger (13) als Preßguß- oder al ; Fließpreßteil ausgebildet ist.
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    3· Ventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker (21) auf (1Gn AnkertrHger (13) aufgenietet ist und daß die Nietscliüfte (20) an dem Ankerträger (l3) mit angeformt sind.
    h. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der elektromagnetische Teil von dem Ventilteil durch eine vom wenigstens teilweise prismatisch gestalteten Ventilverschlußkörper (lC) mit geringem Spiel durchsetzte Trennwand (25) abgeschirmt ist.
    5- Ventil nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Ventilteil und dem Magnetteil eine im Ventilgehäuse (9) dichtend befestigte Filterscheibe angeordnet ist.
    6. Ventil nach Anspruch 1 oder 5i dadurch gekennzeichnet, daß im Zulauf des Ventils ein Magnetabscheider (26) angeordnet ist.
    7- Vgntil nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß axial beiderseits des Magnetteils des Ventils flüssigkeitsdichte vom Schaftteil (11) des Ankerträgers (13) jeweils dichtend durchdrungene Membranen im Ventilgehäuse (9) dichtend angeordnet sind und daß die beiden von den Membranen und dem Ventilgehäuse (9) eingeschlossenen axial außerhalb des Magnetteiles des Ventiles liegenden Räume leitungslaäßig vorzugsweise durch eine im Innern des Schaftteiles (ll) gelegte Bohrung untereinander in Verbindung stehen und daß der von den beiden Membranen und dem Ventilgehäuse (9) eingeschlossene Magnetteil des Ventils mit einer möglichst niedrigviskosen Flüssigkeit mit möglichst niedrigem Temperaturausdehnungslcoeffizienten vollständig ausgefüllt ist.
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