DE2336927C2 - Regelventil für den Arbeitsdruck eines automatisch geschalteten Getriebes für Fahrzeuge, insbesondere Kraftfahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Regelventil für den Arbeitsdruck eines automatisch geschalteten Getriebes für Fahrzeuge, insbesondere Kraftfahrzeuge nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 bzw. nach dem Hauptpatent 22 06 751.

Durch die Ausgestaltung des Ventiles gemäß dem Hauptpatent mit axial verlaufendem ringförmigem Magnetspalt mit radial verlaufenden Kraftflußlinien und mit einem axial in den Magnetspalt eintauchenden Ringanker ist ein Elektromagnet mit sehr flacher Kraft- Hub-Kennlini? 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 Ve:.tilverschlußkörper 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 Einheil aus dieser Lage zu verschieben trachtenden Kräfte. Dadurch ist eine stabile Regelung möglich.

Nachteilig an den radial zu dem axial beweglichen Anker /erlaufenden 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.

Durch die radial nachgiebige Randeinspannung der Scheibenfedern bleiben diese auch bei Temperaturänderungen entspannt und eigenspannungsfrei, so daß es insoweit nicht zu Störeinflüssen kommt.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Zusatzerfindung, die Empfindlichkeit des im Hauptpatent geschützten Regelventiles gegenüber Störeinflüssen wenn nicht zu beseitigen so doch noch weiter zu mildern, damit die Regelgenauigkeit des Regelventiles nicht durch solche Störeinflüsse beeinträchtigt wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale von Anspruch 1 gelöst. Dadurch wird eine temperaturbedingte Störung mit einer weiteren Auswirkung beseitigt. Da die Regelventile in einem Temperaturbereich arbeiten müssen, dessen beide Extremwerte um weit über 150 Grad auseinanderlie-

gen, kommt dieser Maßnahme große Bedeutung zu. Durch Gestaltung des Gehäuses und des Ankeiträgers aus Aluminium lassen sich die Teile fertigungsgünstig als Preßguß- oder als Fließpreßteile gestaltea Durch einen solchen Arbeitsgang lassen sich aucii die ifür eine temperaturbeständige Befestigung des Anken; erforderlichen Nietschäfte fertigungsgünstig gleich auch mit an den Ankerträger anformen.

Um die durch das strömende Medium verursachten Staudruckkräfte wenigstens von dem Scheibenteil des Ankerträge's fernzuhalten und so einen weiteren Störeinfluß zu verringern, ist es zweckmäßig, wenn der Magnetteil von dem Ventilteil durch eine vom wenigstens teilweise prism.ii.isch gestalteten Ventilverschlußkörper mit geringem Spiel durchsetzte Trennwand abgeschirmt ist

Durch ferromagnetischen Abrieb von bewegten Teilen des Hydrauliksystems, zu dem das Regelventil gehört können kleinste ferromagnetische Partikelchen in das zu regelnde Medium gelangen und sicj 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 Regelventiles ein Magnetabscheider angeordnet ist. Es kann aber auch zusätzlich oder statt dessen zwischen dem Ventilteil und dem Magnetteil eine im Ventilgehäuse dichtend befestigte Filterscheibe vorgesehen werden. Eine andere Möglichkeit, die Ablagerung 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 Temperaturausdehnungskoeffizienten 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. Dabei zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt durch ein gemäß der Erfindung ausgestaltetes elektromagnetisches Ventil,

F i g. 2 eine Anwendung des Ventiles nach Fig. 1.

Die Erregerwicklung 18 des Elektromagneten ist auf eine Spule 2 aufgewickelt, die in eine aus einem gesinterten und hohlgebohrten kernförmigen Spulenträger 17 aus Eisen und aus gestanzten Magnetblechen 4,5 und 6 bestehende topfförmige Eisenurnmantelung eingesetzt ist, die in zwei zylindrische einen axialen Ringspalt einschließende Ringteile 19 und 20 nach Art von Polschuhen auslaufen. Die Erregerwicklung mit der Eisenumhüllung ist in ein topfförmiges Gehäuse 10 aus Aluminium eingesetzt, dr.? mit dem Gehäuse des Ventilteiles des Regelventil^; ein einheitliches Werkstück bildet. Das Gehäuse 10 ist auf der einen Seite durch einen einschraubbaren Gehäusedeckei 32 dicht verschlossen, durch den — elektrisch isoliert — die Spulenanüchlüsse hindurcheeführt sind.

Konzentrisch zur Erragei-wicklung und zur Eisenummantelung ist der schirmartige aus Stange 24 und Scheibenteil 22 bestehende Ankerträger 4 angeordnet der beiderseits des Elektromagneten in Scheibenfedern 28 axial beweglich und reibungsfrei und radial geführt gelagert ist An dem Scheibenteil ist mittels Nieten 42 der in Ringsegmente unterteilte ringförmige Anker 21 befestigt Die Unterteilung in Ringsegmente verhindert einen Magnetfluß in Umfangsrichtung innerhalb des Ankers und vermindert die radialen Magnetkräfte erheblich. Die runden aus einem mit Dehnungsschlitzen versehenen Federblech herausgestanzten Scheibenfedern 28 sind am Außenrand zwischen je einem nichtmagnetischen Distanzring und einem gummielastischen-O-Ring 29 radial etwas nachgiebig eingespannt An der den Schaftteil bildenden Stange 24 des Ankerträgers 41 sind die Scheibenfedern zwischen einer Schulter und dem Stirnende je eines aufgeschrumpften Überwurfteiles 27 bzw. einer Kappe 30, die den Ventilverschlußkörper bildet, eingeklemmt Das vom Ventilteil abgewandte Überwurfteil 27 am Ankerträger 41 trägt einen Federteller, auf den die sich am Gehäusedeckel 12 über das einstellbare Widerlager 31 abstützende Feder 26 einwirkt Das dem Ventilteil zugekehrte Ende des Ankerträgers 41 trägt den nicht magnetischen Ventilverschlußkörper, gebildet durch die Kappe 30, die durch die Feder 26 mit Vorspannung auf den Ventilsitz 37 aufgedrückt wird. Der Ankerträger 411 ist aus demselben Werkstoff wie das Gehäuse 10, d. h. auch aus Aluminium und führt daher gegenüber dem Gehäuse keine relativen Temperaturdehnungen aus. Er ist fertigungsgünstig als Fließpreßteil ausgebildet und die Schäfte der Nieten

42 sind bereits an dieses Einzelteil angeformt.

Der Ventilteil des Regelventiles wird außer dem ihm zugeordneten Anteil des Gehäuses 10 gebildet aus einem in das Gehäuse eingehängten rohrförmigen Rohrteil 43, mit einem Flansch 14 versehenen Einsatzteil 12, der als Ventilsitzträger dient und den darin axial verschraubbaren Ventilsitz 37 halten. Bei einer Serienfertigung wird das Einsatzteil als ein Druckgußteil hergestellt. Die Zuströmung des Regelventils erfolgt bei konstantem Vordruck über eine Drossel, durch das Rohrteil

43 und den Ventilsitz 37 auf die Stirnseite der als Ventilverschlußkörper dienenden Kappe 30. Zur Verhinderung eines Aufpralls der Strör ung auf die untere der Scheibenfedern 28 und auf den Scheibenteil 22 des Ankerträgers 41 ist der Ringraum zwischen Flansch 14 und der zylindrischen Kappe 30 (Ventilverschlußkörper) durch eine die Kappe mit einem kleinen Spalt umgebende in den Flansch eingepreßte Blende 44 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 die Polschuhe darstellenden Ringteile 19 und 20 gelangen, ist im Zulauf — in F i g. 1 Rohrteil 43 — des Ventilteiles ein Magnetabscheider in Form eines ringförmigen Permanentmagneten 45 angeordnet. Auf der Unterseite der unteren der beiden Scheibenfedern

6) 28 ist ein rundes Filterpapier angeordnet, welches zusammen mit der Scheibenfeder am äußeren und inneren Rand in dessen Halterung eingeklemmt ist. Um bei dem Strömungswiderstand, den das Filterpapier darstellt, aucn schnelle Ventilbewegungen behinderungsfrei zu-

b5 zulassen, um aber andererseits den Magnetschlamm von den Polschuhen fernzuhalten, kann die den Schaftteil des Ankerträgers darstellende Stange 24 längsgebohrt sein (strichliert dargestellt) und auch an der oberen

Scheibenfeder ein Filterpapier angeordnet sein.

Bei der in F i g. 2 gezeigten Anwendung eines Regelventiles 46 ist dieses am Gehäuse 47 des Steuerteiles eines Getriebes eingeschraubt und über das Steckrohr 48 mit dem Gehäuse 49 des Arbeitsdruckregelschiebers 50 verbunden. Das Gehäuse 49 ist gegen das eigentliche Getriebegehäuse 51 geschraubt, das mit den entsprechenden Verbindungsleitungen zur ölver- und -entsorgung (Zulauf 52, Arbeitsanschluß 53) versehen ist. Das Steckrohr 48 hat die Aufgabe, das Regelventil 46 öldicht mit dem Gehäuse 49 zu verbinden und einen etwaigen Versatz der Bohrungen auszugleichen, der durch das Zusammenschrauben verschiedener Teile relativ groß sein kann; außerdem gleicht die ölsäule automatisch die Längentoleranz aus, was bei Serieneinbau sehr vorteilhaft ist. Der Arbeitsanschluß 53. in dem der eingesteuerte Druck pm herrscht, führt auf die Druckseite des Betätigungskolbens einer hydraulischen Lamellenbremse oder -kupplung des Getriebes, deren Lamellen je nach Erregung der Erregerwicklung des Regelventiles 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 ringförmige Permanentmagnet 45 kann vorteilhafterweise im Zulauf 52 angeordnet sein. Da der eingesteuerte Druck pm bei Stromausfall oder Kabelbruch aus Sicherheitsgründen seinen Maximalwert annehmen muß, um die Zerstörung der Kupplungslamellen zu verhindern (dauerndes Schleifen), wird der maximale Druck von der im Innern des Regelventiles 46 liegender Feder 26 bestimmt (in F i g. 2 nicht gezeigt). Er wird über das schraubbare Widerlager 31 auf den Sollweri eingestellt. Das Regelventil 46 wirkt, rein mechanisch gesehen, als Überdruckventil. Da der Zulaufdruck größer ist als der Maximaldruck, läuft immer etwas Arbeitsöl durch, den Ventilspalt zwischen der Kappe 30 unc dem Ventilsitz 37 hindurch.

Die über den Erregerstrom stufenlos verstellbare Magnetkraft wirkt der Feder 26 entgegen und erlaubt den Öldruck im Steckrohr 48 und damit auf der Schieberfläche von 0 bis zu dem der Kraft der Feder 2t entsprechenden Öldruck zu verändern. Da der dem Motormoment entsprechend eingesteuerte Druck pm abei nie unter einen Minimalwert absinken darf, da da; Bremsmoment des Motors im Schubbetrieb immer noch übertragen werden muß, wirkt direkt auf den Arbeits druckregelschieber eine Feder 54, die die Höhe des minimalen Druckes bestimmt. Der abgehende eingesteu erte Druck pm wird über den Arbeitsdruckregelschie ber 50 nochmals zum endgültigen Arbeitsdruck ver stärkt.

Das für die Schalthärte der Getriebeschaltbremser bzw. -kupplungen maßgebende Belastungsmomen kann vom Saugrohr (bei Otto-Motoren) in Form de; Saugrohrunterdruckes oder bei Motoren mit Kraftstoff einspritzung (Otto- oder Dieselmotoren) vom Regel stangenhub abgenommen werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Regelventil für den Arbeitsdruck oder einen anderen Druck in einem selbständig schaltenden Getriebe für Fahrzeuge, insbesondere Kraftfahrzeuge, dessen den Sollwert des Druckes einstellendes Ventilstellglied von einem eine Ringspule eines Elektromagneten zentrisch und axial beweglich durchsetzenden und mit dem Magnetanker bewegungsfest verbundenen Stößel betätigbar ist, und bei dem die Polschuhe des Elektromagneten einen ringförmigen Luftspalt mit konstanter radialer Weite konzentrisch zur Ankerachse zwischen sich einschließen, in den ein zur Ankerachse konzentrischer Ringteil des Magnetankers bei Erregung des Elektromagneten eintaucht, wobei der Magnetünker im Ruhezustand des Elektromagneten zu einem Teil seines Ringkörpers innerhalb des Luftspaltes Hegt und der Stößel in an sich bekannter Weise an seinen beiden Enden durch je eine scheibenförmige riickstellarme Scheibenfeder gehalten und daß jede Scheibenfeder am Außenumfang mittels mindestens eines O-Ringes zwischen Gehäuse bzw. Deckel einerseits und Spulentragkörper andererseits radial nachgiebig eingespannt ist, nach Patent 22 06 751, dadurch gekennzeichnet, daß der Ankerträger (41) aus einem Werkstoff besteht, dessen Temperaturausdehnungkoeffizient wenigstens angenähert mit dem des Werkstoffs des die Erregerwicklung (18) und ihre Eisenummantelung (17 und 4 bis 5) aufnehmenden Gehäuses (10) übereinstimmt, vorzugsweise, daß er aus demselben Werkstoff besteht und daß auf dem Ankerträger (41) der vorzugsweise in Ringsegmente unterteilte ringförmige Anker (21) befestigt ist.

2. Regelventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (10) und der Ankerträger (41) aus Aluminium bestehen und daß wenigstens der Ankerträger (41) als Preßguß- oder als Fließpreßteil ausgebildet ist.

3. Regelventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der ringförmige Anker (21) auf den Ankerträger (41) aufgenietet ist und daß die Schäfte der Nieten (42) an dem Ankerträger (41) mit angeformt sind.

4. Regelventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der elektromagnetische Teil von dem Ventilteil des Regelventiles durch eine vom wenigstens teilweise prismatisch bzw. zylindrisch gestalteten Ventilverschlußkörper (30) mit geringem Spiel durchsetzte Trennwand (44) abgeschirmt ist.

5. Regelventil nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Ventilteil und dem elektromagnetischen Teil des Regelventiles eine im Gehäuse (10) dichtend befestigte Filterscheibe angeordnet ist.

6. Regelventil nach Anspruch 1 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß im Zulauf des Ventils ein Magnetabscheider (45) angeordnet ist.

7. Regelventil nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß axial beiderseits des Elektromagneten des Regelventils flüssigkeitsdichte vom Stößel (24) des Ankerträgers (41) jeweils dichtend durchdrungene Membranen im Gehäuse (10) dichtend angeordnet sind und daß die beiden von den Membranen und dem Gehäuse (10) eingeschlossenen axial außerhalb des Elektromagneten des Regelventiles liegenden Räume leitungsmäßig vorzugsweise durch eine im Innern des Stößels i24) gelegte Bohrung untereinander in Verbindung stehen und daß der von den beiden Membranen und dem Gehäuse (10) eingeschlossene Elektromagnet des Regelventils mit einer möglichst niedrigviskosen Flüssigkeit mit möglichst niedrigem Ternperaturausdehnungskoeffizienten vollständig ausgefüllt ist