DE3226735A1 - Solenoid-betaetigtes druckregelventil - Google Patents

Description

Anwaltsakte: P+G 831 "H* FIAT AUTO S.p.A.

1-10135 Turin

Solenoid-betätigtes Druckrege!ventil

Die Erfindung betrifft ein Druckregelventil, das in einen hydraulischen Kreislauf eingeschaltet werden kann, und zwar zwischen einer Quelle von unter Druck stehendem, fließfähigen Medium, einem Benutzer und einem Abgabereservoir. Insbesondere, jedoch nicht ausschließlich betrifft die Erfindung ein solches Druckregelventil, das in einer hydraulischen Schaltung eines Gerätes zum Steuern oder Regeln eines kontinuierlichen, automatischen Getriebes Anwendung finden kann, so wie jenes, das in der durch die Anmelderin am selben Tag hinterlegten Anmeldung beschrieben ist.

In jener Patentanmeldung wird das Eingreifen und Lösen von Kupplungen eines automatischen Getriebes mittels der Zufuhr oder Unterbrechung von unter Druck stehendem öl zu oder von der Kupplung gesteuert. Um ein sanftes Eingreifen (oder Lösen) zu erreichen, sind der Druck sowie der Durchsatz des herangeführten fließfähigen Mediums durch geeignete Ventile zu regeln.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Druckregelventil zu schaffen, das in einer hydraulischen Schaltung zwischen einer Quelle eines unter Druck stehenden fließfähigen Mediums und einem Verbraucher liegt, um den Durchsatz des unter Druck stehenden Mediums zu dem Verbraucher in Abhängigkeit von einem äußeren elektrischen Signal zu steuern oder zu regeln, beispielsweise durch ein von einem zentralen Kontrollsystem abgegebenen Signal. Ferner liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Zufuhr-Verzögerungs-Ventil vorzusehen, das den genannten Verbraucher selektiv mit dem Abgabereservoir zusammenschalten kann.

322673S

Gemäß der Erfindung wird ein Druckregelventil geschaffen, das in einer hydraulischen Schaltung zwischen einer Quelle eines unter Druck stehenden fließfähigen Mediums und einem Verbraucher eingeschaltet werden kann, um selektiv den. letztgenannten an die Quelle des unter Druck stehenden Mediums oder' an ein Reservoir zur Abgabe des genannten Mediums anzuschließen·, mit einer Kontrollkammer, die einen Eingang und einen Ausgang für ein Kontrollmedium aufweist, wobe.i der Ausgang mit einem elektrisch gesteuerten oder geregelten Ventil versehen ist, ferner mit einer Spule, die mit einer ersten, aktiven Fläche zum Erfassen des in der Kontrollkammer herrschenden Druckes ausgestattet ist und die gegen die Wirkung eines elastischen Mittels bewegbar ist zwischen einer ersten Position, in welcher die Spule einen ersten,' an den Verbraucher angeschlossenen Kanal mit einem zweiten Kanal verbinden kann, der an das genannte Reservoir angeschlossen ist, und einer Mehrzahl von Positionen, in welchen die genannte Spule den er"sten Kanal mit einem dritten Kanal verbinden kann, der an die Druckwelle angeschlossen ist. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß eine Reaktionskammer vorgesehen wird, die mittels eines Verbindungskanales an den genannten ersten Kanal angeschlossen und mit einer zweiten aktiven Fläche ausgerüstet ist, die der genannten ersten aktiven Fläche gegenüberliegt und starr mit der Spule verbunden ist, daß die genannte zweite aktive Fläche auf den Druck des in der Reaktionskammer vorhandenen fließfähigen Mediums reagiert, und daß das Volumen der letztgenannten mit der Verschiebung der Spule variiert.

Die Erfindung ist anhand der Zeichnung näher erläutert. Darin ist im einzelnen folgendes dargestellt:

Figur 1 veranschaulicht schematisch einen vereinfachten hydraulischen Kreislauf, wobei ein gemäß der Erfindung ausgebildetes Ventil vorgesehen ist.

Die Figuren 2 und 3 geben jeweils einen Längsschnitt des in Figur 1 dargestellten Ventiles in zwei verschiedenen Wirkpositionen wieder.

Figur 4 veranschaulicht eine Variante des Ventiles gemäß der Figuren-1 und 3·

Der in Figur 1 wiedergegebene hydraulische Kreislauf 1 umfaßt eine Quelle 2 eines unter Druck stehenden fließfähigen Mediums, einen geschlossenen Verbraucher 3, beispielsweise eine Scheibenkupplung, ein Druckregelventil 4, das zwischen Quelle 2 und Verbraucher 3 geschaltet ist sowie ein Abgabereservoir 5 (Vorratsreservoir), das gegen die Atmosphäre hin offen ist. Eine Rohrleitung 6 verbindet die Quelle 2 mit dem Ventil 4, während das letztegenannte an den Verbraucher 3 und an das Reservoir 5 mittels Rohrleitungen 7 bzw. 8 angeschlossen ist.

Das in den Figuren 2 und 3 dargestellte Ventil 4 weist einen Grundkörper 9 auf, welcher eine Bohrung 10 hat. In der Bohrung befindet sich eine im wesentlichen zylindrische, gleitfähige Spule 11 (Ventilschieber). Die Bohrung 10 ist an ihren einander gegenüberliegenden Enden durch entsprechende Propfen 12 und 13 abgeschlossen; diesen sind Dichtungsringe 14 zugeordnet, die in entsprechenden Sitzen 15 und 16 des Grundkörpers einge- ■ lassen sind. In der dargestellten Ausführungsform ist Propfen mittels eines Sicherungsringes 17 gesichert.

Pfropfen 13 ist hohl; an ihn ist ein-Elektromagnet 18 in bekannter Weise angeschraubt, der von einem hier nicht dargestellten elektrischen Kontrollsystem Kontrollsignale aufnimmt und in Abhängigkeit hiervon eine Axialverschiebung eines Stiftes 19 auf proportionale Weise abgibt. Stift 19 wirkt auf Ventilorgan 20, das seinerseits vom Grundkörper 9 umschlossen ist. Es umfaßt eine Buchse 21, die in einem in Bohrung 10 eingeformten Sitz 22 läuft und mit einer Dichtung 23 sowie mit einer kali-

brierten Bohrung 24 ausgerüstet ist. Bahrung 24 läßt sich durch eine schwimmende Kugel 25 progressiv absperren, die ihrerseits in einen Sitz- 26 von Buchse 21 sitzt und durch Stifte 19 gegen Bohrung 24 gedrückt wird.

Die Bohrung 10 ist in einer Reihe von einander benachbarten Kammern unterteilt, in welcher der Ventilschieber bewegbar ist. Bohrung 10 umfaßt insbesondere eine Kontrollkammer 27 im Bereich der Buchse 21, eine Reaktionskammer 28 im Bereich des Propfens 12 sowie drei Endkammern 29, 30 und 31, in welche jeweils Kanäle 6, 7 und 8 einmünden. Die Ziffern entsprechen den Bezugszeichen der Rohrleitungen in Figur 1. Die Kammern 29, 30 und 31 sind hintereinandergeschaltet und kommunizieren durch entsprechende Auslässe 32 und 33 miteinander. Schieber 11 arbeitet mit diesen Auslässen 32 und zusammen und hat entsprechende zylindrische Mantelflächen 3^ und 35, die den Landzonen 36 und 37 des Schiebers 11 angeformt sind und die die Auslässe 32 und 33 dann flüssigkeitsdicht absperren können, wenn diese Auslässe mit den Landzonen 36 und 37 zusammenarbeiten.

Schieber 11 hat zwei Endbohrungen 38 und 39, die jeweils den Kammern 27 und 28 zugewandt sind, die hierzu Erweiterungen * darstellen. Bohrung 38 hat eine aktive Fläche 40, die auf den in Kammer 27 herrschenden Druck reagiert. Kammer 27 ist ständig von Kontrollmedium gefüllt, das in Kammer 27 eintritt durch einen Einlaß, welcher seinerseits aus einer kalibrierten Bohrung 41 besteht, die in Schieber 11 eingeformt ist und mit Kanal 6 kommuniziert. Kammer 27 ist ferner mit einem Auslaß für Kontrollflüssigkeit versehen; dieser Auslaß besteht aus der Bohrung 24, deren Querschnittsfläche durch die -Position der schwimmenden Kugel 25 bestimmt wird, welche ihrerseits durch den Magneten 18 über den Stift 19 positioniert wird. Die Kontrollflüssigkeit, die durch die Bohrung 24 hindurchtritt, sammelt sich in einer zwischen Buchse 21 und Propfen 13 befind-

ft

lichen Kammer, aus welcher die Flüssigkeit in Kanal 8 durch einen Auslaßkanal 42 strömt.

Bohrung 39 beinhaltet eine schraubenlinienförmige Feder 43, die sich zwischen Schieber 11 und Propfen 12 befindet, und entgegen deren Wirkung der Schieber versc hiebbar ist. Bohrung 39 hat ferner eine aktive Fläche 44, die der Fläche 40 gegenüberliegt und die auf den in Reaktionskammer 28 herrschenden Druck reagiert.

Die Reaktionskammer 28 kommuniziert in jeder Position von Schieber 11 mit Bohrung 30 und dem zugehörenden Kanal 7 mittels eines Verbindungskanals 45, der dem Schieber 11 angeformt ist. Sie ist daher mit unter Druck stehendem Medium gefüllt, das dem Verbraucher 3 zugeführt wird. Die Kammern 27 und 28 sind schließlich mit entsprechenden Hubbegrenzungsanschlägen 46 und 47 für den Schieber 11 ausgestattet, jeweils dem Propfen 12 und der Buchse 21 angeformt.

Bei der in Figur 4 dargestellten Variante des Ventiles gemäß der Figuren 2 und 3 sind gleiche oder ähnliche Teile mit denselben Bezugszeichen versehen. Das Ventil 4 gemäß Figur 4 ist sehr ähnlich jenem gemäß der Figuren 2 und 3; es weicht hiervon durch eine andere Gestalt des Schiebers 11 ab. Schieber ist insbesondere mit im wesentlichen zylindrischen Bohrungen 3 8 und 39 ausgerüstet, deren Abmessungen größer als jene der entsprechenden Bohrungen in Ventil 4 der Figuren 2 und 3 sind. Bohrung 39 hat einen Anschlag 49 für die Feder 43 und steht mit Kanal 7 über einen Verbindungskanal in Verbindung, der aus einer Radialbohrung 50 gebildet ist, welche ihrerseits dem Schieber 11 angeformt ist. Schieber 11 hat ein Ende 51', das einer Schulter 47 zugewandt ist, die ihrerseits mit Nuten 52 ausgestattet ist. Durch diese Nuten kann Kontrollmedium aus Kammer 27 zu Kammer 38 hindurchtreten und somit einen Druck auf die aktive Fläche 40 ausüben. Das Kontrollmedium

tritt in Kammer 27 durch einen Einlaßkanal 53 ein, der mit einer Buchse 54 ausgestattet ist, die eine kalibrierte Bohrung 41 aufweist. Das Kontrollmedium kann aus Kammer 27 durch Bohrung 24 strömen, deren Querschnittsfläche durch die Position von Kugel 25 bestimmt wird; es stritt sodann durch Auslaßkanal 42 aus, der teilweise aus Grundkörper 9 und teilweise aus Propfen 13 gebildet ist.

Die Arbeitsweise von Ventil 4 soll im folgenden anhand der Figuren 1 bis 3 erläutert werden.

Soll dem Verbraucher 3 kein unter Druck stehendes Medium zugeführt werden, so wird dem Elektromagneten 18 keinerlei Signal eingespeist. Auf diese Weise wird Stift 19 nicht gegen Kugel angedrückt, so daß diese ohne Absperren von Bohrung 24 in Sitz 26 bewegbar ist. Deshalb kann Kontrollmedium, das in Kammer 27 eintreten kann, ohne Schwierigkeit ausströmen.

In diesem Zustand befindet sich Schieber 11 in der in Figur dargestellten Position, wobei die Fläche 34 den Auslaß 32 absperrt, während Auslaß 33 offen ist, weil er nicht mit Landfläche 37 zusammenarbeitet. In Kammer 27 herrscht ein sehr geringer Druck, da das unter Druck stehende Kontrollmedium durch die kalibrierte Bohrung 41 ausströmt und somit einen starken Druckabfall erfährt. Aus diesem Grunde ist der auf den Schieber 11 mittels der Feder 43 ausgeübte Druck größer als der durch das Kontrollmedium auf die aktive Fläche 40 ausgeübte Druck, und deshalb wird Schieber 11 gegen Schulter angedrückt. In der in Figur 2 dargestellten Position von Schieber 11 kann deshalb Kanal 7 mit Kanal 8 über Auslaß kommunizieren; deshalb verbindet Ventil 4 den Verbraucher mit dem Abgabereservoir 5·

Ist es andererseits erwünscht, unter Druck stehendes Medium dem Verbraucher 3 zuzuführen, so wird dem Elektromagneten ein bestimmtes elektrisches Signal eingespeist, das Stift dazu veranlaßt, in eine vorbestimmte Position verschoben zu

AO

werden und dabei Bohrung 24 mittels Kugel 25 absperrt. Wegen der Verminderung der Querschnittsfläche von Bohrung 24 steigt der Druck des Kontrollmediums in Kammer 27 an, da sich das Kontrollmedium dort teilweise ansammelt. Gemäß diesem Druckanstieg ist der durch das Kontrollmedium auf den Schieber 11 ausgeübte Druck zunächst gleich dem Druck der Feder 43, und übersteigt diesen dann. Schieber 11 beginnt sodann, sich gegen Propfen 12 hin zu bewegen und drückt dabei Feder 43 zusammen, um eine neue Gleichgewichtslage einzunehmen". Abhängig von dem Druck des Mediums in Kammer 27 kann Schieber 11 in eine Mehrzahl von allgemeinen Positionen wandern, von denen eine in Figur 3 veranschaulicht ist. In dieser Position ist Auslaß 33 durch die Fläche 35"abgesperrt, während Auslaß 32 offen ist und Kanal 6 mit Kanal 7 verbindet. Auf diese Weise kommuniziert Verbraucher 3mit Quelle 2 und ist gegen Auslaß 5 abgesperrt. Während des Wechsels zwischen dem öffnen von Auslaß 32 und dem Anhalten des Schiebers 11 in der neuen Gleichgewichtslage steigt der Druck in Kanal 7 progressiv an, bis er gleich dem Druck in Kanal 6 ist, da das Medium durchAuslaß 32 austritt und sich demgemäß im Verbraucher 3 ansammelt. Der Druck in Kanal 7 steigt sehr langsam an, da der Bewegung des Schiebers 11 nicht nur die Kraft der Feder entgegenwirkt j sondern auch der durch das Medium in Kanal 7 auf der aktiven Fläche 44 ausgeübte Druck. Das unter Druck stehende Medium füllt über Kanal 45 die Reaktionskammer 28 und übt auf den Schieber 11 einen Gegendruck aus, der die Bewegung verzögert. Die Gleichung des Gleichgewichts des Schiebers lautet wie folgt:

P.A = Pl.Al +KX, (1)

wobei P und Pl der Druck des Mediums in Kammer 27 bzw. der Druck des Mediums in Kammer 28 bedeuten, A und Al die Größen der Flächen 40 bzw. 44 (wobei A vorzugsweise = Al ist), K die elastische Konstante der Feder 43 bedeutet und X die Verschiebung des Schiebers 11 gegen die Feder 43 ist.

/4

Deshalb wirkt der Bewegung vonSchieber 11 der Ausdruck (Pl.Al) entgegen, was Schieber 11 progressiv abbremst.

Am Ende der Bewegung übersteigt der durch das Medium in Kammer 28 sowie durch die Feder 43 ausgeübte Druck den Druck des Kontrollmediums; deshalb kehrt sich die Bewegungsrichtung von Schieber 11 um. Der Anstieg des Volumens in Kammer 28 im Anschluß an die Verschiebung von Schieber 11 gegen Propfen 13 läßt den Druck des in Kammer 28 enthaltenen Mediums abfallen. Deshalb hält Schieber 11 an, sobald der auf ihn wirkende Druck sich im Gleichgewicht befindet. Somit wird ein günstiger Stabilisierungseffekt erhalten, der ein Wiederöffnen der Verbindung mit Kanal 8 nicht erlaubt, was ja zu gefährlichen Schwingungen des Schiebers 11 führen würde.

Speist man dem Magneten 18 ein anderes Signal ein, so erzielt man in Kontrollkammer 27 einen anderen Druck. Deswegen ist es beispielsweise möglich, den Auslaß 33 zu öffnen und die progressive Abgabe von Verbraucher 3 zu regulieren. Ferner ist es möglich, die Operationszeitdauer von Ventil 4 (Schieberdurchgangszeitdauer) zu verändern.

Claims (9)

1. 322673s

   Anwaltsakte: P+G 831 PIAT AUTO S.p.A.

   1-10135 Turin

   Patentansprüche

   l.J Druckregelventil (4), das in eine elektrische Schaltung (1) ^zwischen einer Quelle (2) eines unter Druck stehenden Mediums und einen Verbraucher (3) geschaltet werden kann, um den letztgenannten selektiv mit der Druckquelle (2) oder einem Abgabereservoir (5) für dieses Druckmedium zu verbinden, mit einer Kontrollkammer (27), die einen Einlaß (41, 53) und einen Auslaß (24) für Kontrollmedium aufweist, wobei der Auslaß (24) mit einem elektrisch kontrollierten (geregelten, gesteuerten) Ventil (20) und einem Schieber (11) ausgerüstet ist, der eine erste Fläche (40) aufweist, die auf den in der Kontrollkammer (27) herrschenden Druck anspricht, das der Schieber (11) entgegen der Wirkung eines elastischen Mittels (43) bewegbar ist zwischen einer ersten Position, in welcher der Schieber (11) einen ersten Kanal (7), der an den Verbraucher (3) angeschlossen ist, mit einem zweiten Kanal (8), der an das Reservoir (5) angeschlossen ist, inVerbindung bringen kann, und eine Reihe von Positionen, in welchen der Schieber (11) den ersten Kanal (7) mit einem dritten Kanal (6) verbinden kann, der seinerseits an die Quelle (2) angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (4) eine Reaktionskammer (28) aufweist, die mittels eines Verbindungskanales (45, 50) an den ersten Kanal (7) angeschlossen ist, daß ferner eine zweite aktive Fläche (44) vorgesehen ist, die der ersten aktiven Fläche (40) gegenüberliegt und die zusammen mit dem Schieber (11) verschiebbar · ist, wobei die zweite aktive Fläche (44) auf den Druck des Mediums in der Reaktionskammer (28) anspricht, deren Volumen mit der Verschiebung des Schiebers (11) variiert.
2. 2. Ventil (4) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schieber (11) eine im wesentlichen zylindrische Gestalt hat und in eine Bohrung (10) zu gleiten vermag, die dem Grundkörper (9) angeformt ist, und in welcher der erste (7), zweite (8) und dritte (6) Kanal münden, und welche schließlich die Kontrollkammer (27) und die Reaktionskammer (28) umfaßt.
3. 3· Ventil (4) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontrollkammer (27) und die Reaktionskammer (28) an den einander gegenüberliegenden Enden der Bohrung (10) angeordnet sind, und daß die Bohrung (10) drei Endkammern (30, 31 j 29) umfaßt, die mit dem ersten (7) bzw. dem zweiten (8) bzw. dem dritten (6) Kanal kommunizieren und mittels eines ersten Auslasses (32) bzw. eines zweiten Auslasses (33) in Reihe geschaltet sind.
4. 4. Ventil (4) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schieber (11) gleitend mit dem ersten und'dem zweiten Auslaß (32, 33) in Eingriff gelangt und mit entsprechenden seitlichen Flächen (34, 35) versehen ist, die derart wirken, daß sie den ersten und den zweiten Auslaß (32, 33) absperren.
5. 5. Ventil (4) nach einem der Ansprüche eins bis vier, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbindungskanal (45, 50) dem Schieber (11) ,angeformt ist.
6. 6. Ventil (4) nach einem der Ansprüche eins bis fünf, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaß (53) der Kontrollkammer (27) mit einer Buchse (54) ausgestattet ist, die eine kalibrierte Bohrung (4l.) aufweist.
7. 7. Ventil (4) nach einem der Ansprüche eins bis fünf, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaß zur Kontrollkammer (27) durch eine kalibrierte Bohrung (41) gebildet ist, die dem Schieber (11) angeformt ist und die mit dem dritten Kanal (6) kommuniziert.

   Jk Λ *l A A ~
8. 8. Ventil (4) nach einem der Ansprüche eins bis sieben, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite aktive Fläche (44) dem Schieber (11) am Ende einetf Bohrung (39) und dieser entsprechend angeformt, der Reaktionskammer (28) zugewandt ist und das elastische Mittel (43) aufnimmt.
9. 9. Ventil (4) nach einem der Ansprüche eins bis acht, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontrollkammer (27) und die Reaktionskammer (28) mit Endhubanschlägen (46, 47) für den Schieber (11) versehen sind.