DE102008031009A1

DE102008031009A1 - Volumenstromregelventil für eine Hydraulikanordnung zur Steuerung eines Kegelscheiben-Umschlingungsgetriebes

Info

Publication number: DE102008031009A1
Application number: DE200810031009
Authority: DE
Inventors: Roshan Willeke; Eric MÜLLER
Original assignee: LuK Lamellen und Kupplungsbau Beteiligungs KG; LuK Lamellen und Kupplungsbau GmbH
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2007-07-18
Filing date: 2008-06-30
Publication date: 2009-01-22
Also published as: JP2010533822A; JP5453255B2; CN104747525B; US8485212B2; WO2009010036A1; CN101755131A; CN104747525A; DE112008001640A5; US20090026394A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Volumenstromregelventil für eine Hydraulikanordnung zur Steuerung eines Kegelscheiben-Umschlingungsgetriebes, mit: - einem Steuerkolben mit einer Druckfläche und einer dieser gegenüberliegend und entgegengesetzt wirkend angeordneten Druckrückführfläche, - einer der Druckfläche zugeordneten Zulauflamelle, - einer der Zulauflamelle mittels einer Steuerflanke des Steuerkolbens zuordenbare Kühlerrücklauflamelle, - einer der Druckrückführfläche zugeordneten Druckrückführlamelle und - einer zwischen der Kühlerrücklauflamelle und der Druckrückführlamelle angeordneten Druckbeaufschlagungslamelle.

Description

Die Erfindung betrifft ein Volumenstromregelventil für eine Hydraulikanordnung sowie eine Hydraulikanordnung zur Steuerung eines Kegelscheibenumschlingungsgetriebes (CVT). Die Erfindung betrifft außerdem ein damit gesteuertes Kegelscheibenumschlingungsgetriebe sowie ein damit ausgerüstetes Kraftfahrzeug.
Kegelscheiben-Umschlingungsgetriebe können eine kontinuierlich veränderbare, insbesondere automatisch erfolgende Übersetzungsveränderung aufweisen.
Solche stufenlose Automatikgetriebe weisen beispielsweise eine Anfahreinheit, ein Planetenwendegetriebe als Vorwärts-/Rückwärtsfahreinheit, eine Hydraulikpumpe, einen Variator, eine Zwischenwelle und ein Differential auf. Der Variator besteht aus zwei Kegelscheibenpaaren und einem Umschlingungsorgan. Jedes Kegelscheibenpaar enthält eine in axialer Richtung verschiebbare zweite Kegelscheibe. Zwischen diesen Kegelscheibenpaaren läuft das Umschlingungsorgan, zum Beispiel ein Schubgliederband, eine Zugkette oder ein Riemen. Über die Verstellung der zweiten Kegelscheibe ändert sich der Laufradius des Umschlingungsorgans und somit die Übersetzung des stufenlosen Automatikgetriebes.
Stufenlose Automatikgetriebe erfordern ein gewisses, zum Teil hohes Druckniveau, um die Kegelscheiben des Variators in allen Betriebspunkten mit der gewünschten Geschwindigkeit verstellen zu können und außerdem mit einem genügenden Basisanpressdruck weitgehend verschleißfrei das Drehmoment zu übertragen. Die Gesamtsteuerung kann mittels einer elektrischen Ansteuerung erfolgen, die beispielsweise elektrisch betätigte Proportionalventile aufweisen kann.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein verbessertes, insbesondere verschleißärmeres und/oder einfacher aufgebautes, Volumenstromregelventil für eine Hydraulikanordnung zur Steuerung eines Kegelscheiben-Umschlingungsgetriebes zu schaffen.
Die Aufgabe ist mit einem Volumenstromregelventil für eine Hydraulikanordnung zur Steuerung eines Kegelscheiben-Umschlingungsgetriebes gelöst. Das Volumenstromregelventil weist einen Steuerkolben mit einer Druckfläche und einer dieser gegenüberliegend und entgegengesetzt wirkend angeordneten Druckrückführfläche, eine der Druckfläche zugeordnete Zulauflamelle, eine der Zulauflamelle mittels einer Steuerflanke des Steuerkolbens zuordenbare Kühlerrücklauflamelle, eine der Druckrückführfläche zugeordnete Druckrückführlamelle und eine zwischen der Kühlerrücklauflamelle und der Druckrückführlamelle angeordnete Druckbeaufschlagungslamelle auf. Vorteilhaft kann die Druckbeaufschlagungslamelle an einen Systemdruck der Hydraulikanordnung so angeschlossen werden, dass ein möglicherweise von einer Druckdifferenz zwischen der Druckrückführlamelle und der Kühlerrücklauflamelle angetriebener Leckagestrom verhindert werden kann. Vorteilhaft ist im Vergleich zu bekannten Volumenstromregelventilen dazu lediglich die zusätzliche Druckbeaufschlagungslamelle notwendig. Eine beispielsweise dafür eingesetzte Verbindungsbohrung innerhalb des Steuerkolbens ist nicht notwendig. Außerdem kann das Volumenstromregelventil so geschaltet werden, dass sich zwischen jeder der vorhandenen Lamellen eine Druckdifferenz ergibt, die einen zur Schmierung des Steuerkolbens in einer entsprechenden zylindrischen Ausnehmung erwünschten Leckagestrom antreibt. Insgesamt ergibt sich ein einfach aufgebautes, kostengünstig herstellbares und bedingt durch die gute Schmierung verschleißarmes Volumenstromregelventil.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des Volumenstromregelventils ist vorgesehen, dass die Druckfläche die Steuerflanke aufweist. Die Druckfläche sowie die Zulauflamelle können an einer Stirnseite des Volumenstromregelventils beziehungsweise des Steuerkolbens des Volumenstromregelventils angeordnet sein. Mittels einer Verschiebung des Steuerkolbens beziehungsweise der Druckfläche des Steuerkolbens in Richtung der Kühlerrücklauflamelle kann eine Verbindung zwischen der Kühlerrücklauflamelle und der Zulauflamelle zum Abregeln eines über die Zulauflamelle geführten Volumenstroms eines Hydraulikmediums hergestellt werden.
Bei einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel des Volumenstromregelventils ist vorgesehen, dass das Volumenstromregelventil in einer zylindrischen Bohrung einer Hydraulikplatte realisiert ist. Vorteilhaft ist für die Realisierung des Volumenstromregelventils kein weiteres Bauteil, beispielsweise eine separate Hülse notwendig. In der zylindrischen Bohrung kann der Steuerkolben untergebracht werden, der vorteilhaft im Wesentlichen, abgesehen von, beispielsweise Steuerflanken realisierenden, Nuten einen einheitlichen Durchmesser aufweist.
Bei einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel des Volumenstromregelventils ist vorgesehen, dass der Steuerkolben mit einer Federeinrichtung zum Aufbringen einer Druckkraft der Druckfläche entgegengesetzt wirkenden Federkraft gekoppelt ist. Mittels der Dimensionierung der Federeinrichtung beziehungsweise der von dieser aufgebrachten Federkraft kann das Abregelverhalten des Volumenstromregelventils eingestellt werden.
Die Aufgabe ist außerdem mit einer Hydraulikanordnung zur Steuerung eines Kegelscheiben-Umschlingungsgetriebes mit einem variabel einstellbaren Übersetzungsverhältnis eines Kraftfahrzeuges, mit einem vorab beschriebenen Volumenstromregelventil gelöst. Es ergeben sich die vorab beschriebenen Vorteile.
Bei einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel der Hydraulikanordnung ist vorgesehen, dass die Zulauflamelle einer hydraulischen Energiequelle nachgeschaltet und einer Steuerblende vorgeschaltet ist. Ein von der hydraulischen Energiequelle erzeugter Volumenstrom eines Hydraulikmediums kann über die Zulauflamelle zur Steuerblende geführt werden. Dabei entsteht vor der Steuerblende ein höherer Druck als nach der Steuerblende und in Folge innerhalb des Volumenstromregelventils an der Druckfläche ein höherer Druck als an der Druckrückführfläche. Sofern die resultierende Druckkraft die mittels der Federeinrichtung aufgebrachte Federkraft überschreitet, kann dadurch der Steuerkolben beziehungsweise die Steuerflanke mit zunehmendem Druck so lange in Richtung der Kühlerrücklaufblende bewegt werden, bis diese sich öffnet und sich ein Regelgleichgewicht einstellt.
Bei einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel der Hydraulikanordnung ist vorgesehen, dass die Druckbeaufschlagungslamelle vorgeschaltet der Steuerblende und nachgeschaltet der hydraulischen Energiequelle zugeordnet ist. Vorteilhaft stellt sich im Wesentlichen an der Druckbeaufschlagungslamelle der mittels der hydraulischen Energiequelle erzeugte Systemdruck ein. Systembedingt stellt der Systemdruck das höchste Druckniveau dar, so dass ausgehend von der Druckbeaufschlagungslamelle ein erwünschter Volumenstrom zur Schmierung des Steuerkolbens in Richtung der Druckrückführlamelle und der Kühlerrücklauflamelle in Gang gesetzt werden kann.
Bei einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel der Hydraulikanordnung ist vorgesehen, dass die Druckbeaufschlagungslamelle der hydraulischen Energiequelle über die Zulauflamelle zugeordnet ist. Die Zuordnung kann über eine einfache Kopplung beziehungsweise Parallelschaltung der Druckbeaufschlagungslamelle und der Zulauflamelle erfolgen. Hierzu kann eine zwischen die Steuerblende und die Zulauflamelle geschaltete Verbindungsleitung einen Abzweig zur Druckbeaufschlagungslamelle hin aufweisen.
Bei einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel der Hydraulikanordnung ist vorgesehen, dass die Druckrückführlamelle der Steuerblende nachgeschaltet ist.
Die Aufgabe ist außerdem mit einem Kegelscheiben-Umschlingungsgetriebe mit einer vorab beschriebenen Hydraulikanordnung und/oder Volumenstromregelventil gelöst. Es ergeben sich die vorab beschriebenen Vorteile.
Die Aufgabe ist außerdem mit einem Kraftfahrzeug mit einem vorab beschriebenen Kegelscheiben-Umschlingungsgetriebe gelöst. Es ergeben sich die vorab beschriebenen Vorteile.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung ein Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist. Gleiche, ähnliche und/oder funktionsgleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Es zeigt:
1 einen ein Volumenstromregelventil zeigenden Ausschnitt eines Hydraulikschaltplans einer Hydraulikanordnung zur Steuerung eines Kegelscheiben-Umschlingungsgetriebes.
1 zeigt ein Volumenstromregelventil 1 als Teil eines Hydraulikschaltplans einer Hydraulikanordnung 3 zur Steuerung eines Kegelscheiben-Umschlingungsgetriebes 5 eines Kraftfahrzeuges 7. Das Volumenstromregelventil 1 weist, in Ausrichtung der 1 von rechts nach links, eine Zulauflamelle 9, benachbart zu dieser eine Kühlerrücklauflamelle 11, benachbart zu dieser eine Druckbeaufschlagungslamelle 13 sowie benachbart zu dieser eine Druckrückführlamelle 15 auf. Die Zulauflamelle 9 ist einer in 1 mittels des Bezugszeichens 17 angedeuteten hydraulischen Energiequelle nachgeschaltet. Die Kühlerrücklauflamelle 11 ist einem in 1 mittels des Bezugszeichens 19 angedeuteten Kühlerrücklauf zugeordnet. Die Druckbeaufschlagungslamelle 13 ist über einen Parallelzweig 21 der Zuführlamelle 9 parallel geschaltet und kann mit mittels der hydraulischen Energiequelle 17 erzeugtem Systemdruck beaufschlagt werden. Die Zuführlamelle 9 ist über eine Verbindungsleitung 23 einer Steuerblende 25 zugeordnet beziehungsweise vorgeschaltet. Die Verbindungsleitung 23 verzweigt in den Parallelzweig 21 und ist damit Teil einer direkten Verbindung der Zulauflamelle 9 und der Druckbeaufschlagungslamelle 13. Der Steuerblende 25 sind mittels des Bezugszeichens 27 angedeutete Verbraucher des Kegelscheiben-Umschlingungsgetriebes nachgeschaltet. Bei den Verbrauchern kann es sich beispielsweise um weitere Ventilanordnungen, beispielsweise zum Einlegen von Fahrstufen des Kegelscheiben-Umschlingungsgetriebes, zum Einlegen beziehungsweise Lösen einer Parksperre des Kegelscheiben-Umschlingungsgetriebes, zum Einstellen eines Übersetzungsverhältnisses des Kegelscheiben-Umschlingungsgetriebes, zum Einstellen beziehungsweise Aufrechterhalten eines Anpressdrucks des Kegelscheiben-Umschlingungsgetriebes und/oder weitere Verbraucher handeln. Stromabwärts der Steuerblende 25 führt eine Rückführleitung 31 mit verschiedenen Blenden 29 zur Druckrückführlamelle 15. Zum Vermeiden eines Überdrucks kann die Rückführleitung 31 zu einem mittels des Bezugszeichens 32 angedeuteten Überdruckventil verzweigen.
Eine rechte Stirnseite eines Steuerkolbens 39 des Volumenstromregelventils 1 weist eine Druckfläche 33 auf. Die Druckfläche 33 wird mit dem mittels der hydraulischen Energiequelle 17 erzeugten Systemdruck beaufschlagt und induziert eine, in Ausrichtung der 1 gesehen, nach links wirkende Druckkraft auf den Steuerkolben 39. Gegenüberliegend der Druckfläche 33 und damit entgegengesetzt wirkend, befindet sich an einer linken Stirnseite des Steuerkolbens eine Druckrückführfläche 35. Die Druckrückführfläche 35 liegt in einem über die Rückführleitung 31 und die Druckrückführlamelle 15 mit Hydraulikmedium beaufschlagbaren Federraum 37 des Volumenstromregelventils 1. Im Federraum 37 stellt sich ein von einem stromabwärts der Steuerblende 25 herrschenden Versorgungsdruck abhängiger Rückführdruck ein, der an der Druckrückführfläche 35 anliegt und der mittels der Druckfläche 33 induzierten Druckkraft entgegengesetzt wirkt. Ebenfalls der Druckfläche 33 entgegenwirkend ist der Steuerkolben 39 mit einer Federeinrichtung 41, die eine Spiraldruckfeder aufweist, gekoppelt. Die Federeinrichtung 41 ist so vorgespannt, dass, in Ausrichtung der 1 gesehen, im drucklosen Zustand der Steuerkolben 39 ganz nach rechts gedrückt wird. Entgegen dieser Rückstellkraft und der Druckrückführflächenkraft kann der Steuerkolben 39 mittels eines sich vor der Steuerblende 25 aufbauenden Drucks so lange nach links bewegt werden, bis eine Steuerflanke 43 die Zulauflamelle 9 mit der Kühlerrücklauflamelle 11 verbindet. Dabei stellt sich ein Regelgleichgewicht ein, wobei der über die Steuerblende 25 zu den Verbrauchern 27 hin abströmende Volumenstrom geregelt werden kann. Ein möglicherweise überschüssiger gelieferter Volumenstrom der hydraulischen Energiequelle 17 wird in den Kühlerrücklauf 19 eingespeist. Zur Abdichtung des Federraums 37 weist das Volumenstromregelventil 1 einen Stopfen 45 auf, der zu einer zylindrischen Bohrung 47 hin über einen Dichtring 49, beispielsweise einen O-Ring, abgedichtet ist. Die zylindrische Bohrung 47 kann in eine Hydraulikplatte 51 der Hydraulikanordnung 3, beispielsweise eine Druckgussplatte, einge bracht sein. Vorteilhaft weist der Steuerkolben 39 abgesehen von Nuten 53, beispielsweise zur Realisierung von Labyrinthdichtungen und/oder Steuerflanken, einen im Wesentlichen einheitlichen Durchmesser auf. Die Federeinrichtung 41 ist über ein Halteschwert 55 des Steuerkolbens 39 dem Steuerkolben 39 zugeordnet. Zur Übertragung entsprechender Federkräfte stößt die Federeinrichtung 41 an dem Stopfen 45 und an der Druckrückführfläche 35 an.
Mittels der Parallelschaltung der Zulauflamelle 9 und der Druckbeaufschlagungslamelle 13 ergibt sich an diesen ein erstes Druckniveau 57, das dem Systemdruck der hydraulischen Energiequelle 17 entspricht. An der Druckrückführlamelle 15 stellt sich ein zweites Druckniveau 59 ein, das kleiner ist als das erste Druckniveau 57. An der Kühlerrücklauflamelle 11 stellt sich ein drittes Druckniveau 61 ein, das geringer ist als das zweite Druckniveau 59. Es ist ersichtlich, dass sich ohne die Druckbeaufschlagungslamelle 13 beziehungsweise ohne die Beaufschlagung der Druckbeaufschlagungslamelle 13 mit dem ersten Druckniveau 57 ein Leckagestrom von dem Federraum 37 in Richtung der Kühlerrücklauflamelle 11 ergeben würde. Dies würde im Falle eines Verschleißes des Steuerkolbens 39 zu einer unerwünschten Verschiebung des Abregelpunktes des Volumenstromregelventils 1 in Richtung zu niedrigeren Drücken hin führen. Vorteilhaft kann ein solcher unerwünschter Leckagestrom mittels des an der Druckbeaufschlagungslamelle 13 anliegenden ersten Druckniveaus 57 verhindert werden. Eine unerwünschte Verschiebung des Regelpunktes hin zu niedrigeren Drücken kann dadurch vermieden werden.
Vorteilhaft dient die rechte Stirnseite des Steuerkolbens 39 zum einen zur Realisierung der ersten Steuerflanke 43, um den von der hydraulischen Energiequelle 17 gelieferten Volumenstrom zum Kühlerrücklauf 19 abzuregeln, und zweitens als Druckrückführung beziehungsweise Druckfläche 33 des Steuerkolbens 39.
Durch die Druckbeaufschlagungslamelle 13 wird eine Leckage aus dem Federraum 37 heraus und damit ein Druckabfall im Federraum 37 verhindert, wobei ein zu frühes Abregeln bei möglicherweise auftretendem Verschleiß des Steuerkolbens 39 verhindert werden kann.
Vorteilhaft kann das Volumenstromregelventil 1 in der Hydraulikplatte 51 realisiert werden. Neben den Lamellen 11, 13, 15, 17 weist das Volumenstromregelventil 1 eine Druckrückführung nach der Steuerblende 25 in den Federraum 37 auf. Der Steuerkolben 39 ist als durchgehender Kolben ohne Durchmessersprung realisiert.

Durch den Druckabfall an der Steuerblende 25, der von einem entsprechenden dort herrschenden Durchfluss abhängig ist, entsteht eine Kraftdifferenz am Steuerkolben 39, erzeugt durch die zwei Druckrückführungen auf die Druckfläche 33 und die Druckrückführfläche 35. Bei steigendem Durchfluss steigt die resultierende Druck-Kraft auf den Steuerkolben 39 proportional so lange an, bis die Differenzkraft die Federkraft der Federeinrichtung 41 übersteigt. Jetzt bewegt sich der Steuerkolben 39 so lange, bis er die Steuerflanke 33 zum Kühlerrücklauf 19 öffnet und damit der Zulaufvolumenstrom von der hydraulischen Energiequelle 17 zur Steuerblende 25 abgeregelt ist. Es stellt sich ein Gleichgewicht ein. Bezugszeichenliste

1	Volumenstromregelventil
3	Hydraulikanordnung
5	Kegelscheiben-Umschlingungsgetriebe
7	Kraftfahrzeug
9	Zulauflamelle
11	Kühlerrücklauflamelle
13	Druckbeaufschlagungslamelle
15	Druckrückführlamelle
17	hydraulische Energiequelle
19	Kühlerrücklauf
21	Parallelzweig
23	Verbindungsleitung
25	Steuerblende
27	Verbraucher
29	Blende
31	Rückführleitung
32	Überdruckventil
33	Druckfläche
35	Druckrückführfläche
37	Federraum
39	Steuerkolben
41	Federeinrichtung
43	Steuerflanke
45	Stopfen
47	zylindrische Bohrung
49	Dichtring
51	Hydraulikplatte
53	Nuten
55	Halteschwert
57	erstes Druckniveau
59	zweites Druckniveau
61	drittes Druckniveau

Claims

Volumenstromregelventil (1) für eine Hydraulikanordnung (3) zur Steuerung eines Kegelscheiben-Umschlingungsgetriebes (5), mit: – einem Steuerkolben (39) mit einer Druckfläche (33) und einer dieser gegenüberliegend und entgegengesetzt wirkend angeordneten Druckrückführfläche (35), – einer der Druckfläche (33) zugeordneten Zulauflamelle (9), – einer der Zulauflamelle (9) mittels einer Steuerflanke (43) des Steuerkolbens (39) zuordenbare Kühlerrücklauflamelle (11), – einer der Druckrückführfläche (35) zugeordneten Druckrückführlamelle (15) und – einer zwischen der Kühlerrücklauflamelle (11) und der Druckrückführlamelle (15) angeordneten Druckbeaufschlagungslamelle (13).
Volumenstromregelventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckfläche (33) die Steuerflanke (43) aufweist.
Volumenstromregelventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Volumenstromregelventil (1) in einer zylindrischen Bohrung (47) einer Hydraulikplatte (51) angeordnet ist.
Volumenstromregelventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerkolben (39) mit einer Federeinrichtung (41) zum Aufbringen einer Druckkraft der Druckfläche (33) entgegengesetzt wirkenden Federkraft gekoppelt ist.
Hydraulikanordnung (3) zur Steuerung eines Kegelscheiben-Umschlingungsgetriebes (5) mit einem variabel einstellbaren Übersetzungsverhältnis eines Kraftfahrzeuges (7), mit einem Volumenstromregelventil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Hydraulikanordnung nach Anspruch 5, wobei die Zulauflamelle (9) einer hydraulischen Energiequelle (17) nachgeschaltet und einer Steuerblende (25) vorgeschaltet ist.
Hydraulikanordnung nach Anspruch 6, wobei die Druckbeaufschlagungslamelle (13) der Steuerblende (25) und der hydraulischen Energiequelle (17) zugeordnet ist.
Hydraulikanordnung nach Anspruch 7, wobei die Druckbeaufschlagungslamelle (13) der hydraulischen Energiequelle (17) über die Zulauflamelle (9) zugeordnet ist.
Hydraulikanordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, wobei die Druckrückführlamelle (13) der Steuerblende (25) nachgeschaltet ist.
Kegelscheiben-Umschlingungsgetriebe (5) mit einer Hydraulikanordnung (3) nach einem der Ansprüche 5 bis 9 und/oder einem Volumenstromregelventil (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4.
Kraftfahrzeug (7) mit einem Kegelscheiben-Umschlingungsgetriebe (5) nach dem vorhergehenden Anspruch.