DE602004010751T2 - Elektromagnetventil und Herstellungsverfahren - Google Patents

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Description

  • HINTERGRUND ZU DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung betrifft elektrisch betätigte Ventile und insbesondere Ventile, die eine Solenoid-Betätigungs- bzw. Stelleinrichtung verwenden, die dazu dient, als Reaktion auf ein dem Solenoiden zugeführtes Signal ein Öffnen und Schließen des Ventils zu bewirken.
  • Ventile der vorgenannten Bauart, wie beispielsweise das in der EP 0 681 128 beschriebene, werden aufgrund der Anpassbarkeit des Solenoids für einen Betrieb unter der verhältnismäßig geringen Spannung einer Gleichspannungsversorgung, wie sie in einem Fahrzeug vorzufinden ist, häufig für Steuerfunktionen in Fluidsystemen in Kraftfahrzeugen eingesetzt. Eine derartige Anwendung ist bei der Steuerung der Schaltkupplungsaktuatoren in automatischen Geschwindigkeitswechselgetrieben, wie sie in Antriebssträngen von Kraftfahrzeugen verwendet werden, vorzufinden. Insbesondere hat es sich mit dem Aufkommen und der weit verbreiteten Nutzung elektronischer Controller zur Steuerung der Getriebeschaltvorgänge als besonders geeignet erwiesen, Solenoid betätigte Ventile zur Steuerung des Zustroms eines unter Druck gesetzten Hydraulikfluids zu den einzelnen Schaltkupplungsaktuatoren einzusetzen.
  • Aktuelle Anforderungen hinsichtlich der Wirtschaftlichkeit des Kraftstoffverbrauchs und an die Abgasemission haben eine genauere Steuerung des Schaltvorgangs in Fahrzeugautomatikgetrieben erforderlich gemacht und zu einer höheren Zahl von Gangwechseln oder Gangsätzen zur Steuerung der Motordrehzahl in einem Bereich der optimalen Drehmo mentabgabe bei minimaler Kraftstoffverbrauchsrate geführt. Elektronisch gesteuerte automatische Fahrzeugkraftübertragungssysteme verwenden mehrere oder eine Bank von Solenoid betätigten Ventilen, die an dem Verteiler angeordnet sind, der zur Verteilung eines Druckfluids auf die verschiedenen Kupplungsaktuatorkreisläufe in Abhängigkeit von Signalen von einem elektronischen Controller dient. In dem Bestreben, die Drehmomentübertragung während der Gangwechselvorgänge zu verbessern, ist es erwünscht gewesen, ein dem Drehmoment, das zu dem Getriebeausgang übertragen wird, entsprechendes kontinuierliches Signal bereitzustellen, um eine genauere Steuerung der Schaltkupplungen zu ermöglichen.
  • Die herkömmlichen Ventilkonstruktionen nach dem Stand der Technik zur Verwendung in automatischen Kraftübertragungssystemen von Kraftfahrzeugen verwenden Drucksensoren, die entweder an dem Ventil- bzw. Verteilerblock (siehe z. B. DE 198 39 843 A ) oder an dem elektrischen Leiterrahmen montiert sind, der eine elektrische Verbindung mit den Solenoid-Stelleinrichtungen für die einzelnen Ventile ermöglicht. Jedoch hat es sich erwiesen, dass diese Anordnung verhältnismäßig teuer herzustellen und schwer zu montieren sowie während einer Endmontage an dem Getriebe schwierig einzubauen ist. Folglich ist es erwünscht, einen vereinfachten und kostengünstigen Weg oder einfache und kostengünstige Mittel zur Bereitstellung eines Fluidausgangsdruck-Rückführungssignals für ein elektrisch betätigtes Drucksteuerventil für ein hydraulisch betriebenes System, beispielsweise die hydraulisch betätigten Schaltkupplungsaktuatoren in einem automatischen Geschwindigkeitswechselgetriebe zur Verwendung in Kraftfahrzeugen, zu schaffen.
  • Um diesen Wunsch zu erfüllen, weisen eine elektrische Fluidventilanordnung und ein Verfahren zu deren Herstellung die Merkmale der unabhängigen Ansprüche 1 bzw. 10 auf.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein elektrisch betätigtes, vorzugsweise Solenoid betätigtes Steuerventil mit einem Druckgeber geschaffen, der mit dem Auslasskanal verbunden ist, um in Echtzeit ein elektrisches Signal zu liefern, das den dem Ventilauslass zugeführten Druck kennzeichnet. Das Ventil gemäß der vorliegenden Erfindung ist zur Verwendung in einem elektronisch gesteuerten automatischen Geschwindigkeitswechselgetriebe für den Einsatz in Kraftfahrzeugen besonders geeignet.
  • Die vorliegende Erfindung verwendet einen Ventilkörper mit einem Einlass- und einem Auslasskanal, an dem ein elektrischer Aktuator, vorzugsweise ein Solenoid, angebracht ist, um eine Bewegung einer Verschluss- bzw. Steuereinrichtung in dem Körper zur Steuerung einer Strömung zwischen einem Einlasskanal und einem Auslasskanal zu bewirken. Es ist ein Druckmessanschluss vorgesehen, der mit dem Auslasskanal in Strömungsverbindung steht; und über dem Druckmessanschluss ist ein auf einer gedruckten Leiterplatte bzw. Platine montierter Druckgeber angebracht, wobei der Gebereinlass über dem Messkanal abgedichtet angeordnet ist. Die Kombination aus dem Ventil, der Leiterplatte und dem Druckgeber kann dann als eine Einheit an einem Verteiler bzw. Ventilblock angebracht werden, der eine Bank von an diesem montierten Ventilen aufweist, um an einem automatischen Fahrzeuggetriebe eingebaut zu werden.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Die einzige Zeichnung zeigt eine Perspektivansicht eines Verteilers bzw. Ventilblocks, der mehrere Solenoid betätigte Drucksteuerventile aufweist, an denen jeweils ein Druckgeber zur Bereitstellung eines Ausgangsdruck-Rückführungssignals montiert ist.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Bezugnehmend auf die Zeichnung ist die Ventilanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung allgemein mit 10 bezeichnet und enthält einen Ventilkörper 12, der einen Einlassanschluss 14, der auf seiner Unterseite vorgesehen ist, wie dies mit gestrichelter Linie angezeigt ist, und einen Signalauslassanschluss 16 sowie einen Austrittsanschluss 18 aufweist, der gewöhnlich für einen Rücklauf zu einem Pumpeneinlass oder einem Sumpf vorgesehen ist. Es ist verständlich, dass in der momentan bevorzugten Ausführungsform der Erfindung das eingesetzte Ventil ein Drucksteuerventil ist, das durch Ableitung eines Fluids zu dem Austrittsanschluss 18 einen gewünschten Druck an dem Signaldruckauslassanschluss 16 liefert. Für andere Anwendungen als die Steuerung von Schaltkupplungsaktuatoren für ein automatisches Getriebe kann jedoch alternativ ein Ventil mit zwei Anschlüssen verwendet werden.
  • Der Ventilkörper 12 enthält eine bewegbare Verschluss- bzw. Steuereinrichtung 20, die in der Zeichnung in gestrichelten Umriss angedeutet ist und die einen Schieber zur Steuerung der Druckableitung zu dem Austrittsanschluss 18 aufweisen kann. Alternativ kann die Verschlusseinrichtung 20 einen Ventilteller bzw. -kegel aufweisen. An dem Ventilkörper ist eine elektrische Betätigungseinrichtung vorzugsweise in Form eines Solenoids 22 angebracht, an dem Anschlussklemmen 24 zur Herstellung einer externen elektrischen Verbindung zwischen diesem und beispielsweise einem elektronischen Controller vorgesehen sind.
  • Der Ventilkörper 12 weist vorzugsweise eine ebene Fläche 26 auf, die auf einer Seite von diesem ausgebildet ist; und der Ventilkörper 12 weist in der momentan bevorzugten Ausführungsform zwei Montagelöcher 28 auf, die durch die Oberfläche 26 hindurchgehend ausgebildet sind und sich durch den Körper erstrecken.
  • Der Körper 12 weist einen Druckmessanschluss 30 auf, der durch die Fläche 26 hindurchführend ausgebildet ist, wobei der Anschluss mit dem Signaldruckauslasskanal 16 im Inneren des Körpers 12 strömungsmäßig verbunden ist. In der momentan bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Messanschluss 30 in dem Grund einer Senkbohrung 32 ausgebildet, die in der Fläche 26 eingeformt ist. In der Senkbohrung 32 ist eine geeignete elastische Dichtung, vorzugsweise in Form eines O-Rings 34, aufgenommen, um an dem Messanschluss 30 abzudichten, wie dies hier nachstehend beschrieben ist.
  • Eine allgemein mit 36 bezeichnete Leiterplattenbaugruppe enthält eine Platine 38, vorzugsweise nach Art einer gedruckten Leiterplatte, mit mehreren elektrischen Anschlussstiften, die für einen externen elektrischen Anschluss an dieser vorgesehen sind und sich vorzugsweise senkrecht in Bezug auf die Oberfläche der Platte 38 erstrecken. Zwei Montagelöcher 42 sind durch die Platte hindurch führend ausgebildet und im Abstand zueinander angeordnet, um sich mit den Montagelöchern 28 an dem Ventilkörper zu decken.
  • Die Baugruppe 36 enthält einen Druckgeber bzw. -umformer 44, der auf der Platte 38 montiert ist, wobei in der Platte eine Messöffnung 46 ausgebildet ist, die in der Zeichnung mit gestrichelter Linie angedeutet ist, wobei diese Öffnung auf der Platte derart angeordnet ist, dass sie mit dem Messanschluss 30 in dem Ventilkörper fluchtend ausgerichtet ist. Es versteht sich, dass der Geber 36 an der Platte 38 in einer derartigen Weise angebracht ist, dass der (nicht veranschaulichte) Druckeinlasskanal des Gebers mit der Öffnung 46 ausgerichtet ist. Es versteht sich ferner, dass der Geber 36 elektrische Leitungen aufweist, die mit auf der Platte 38 vorgesehenen Leitungen in einer beliebigen geeigneten, aus der Technik bekannten Weise, beispielsweise durch Löten, verbunden sind, wobei jedoch diese Leitungen in der Zeichnung aus Gründen der Übersichtlichkeit weggelassen sind; folglich ist der Geber mit den Stiften 40 elektrisch verbunden.
  • Die Leiterplattenbaugruppe ist über dem Ventilkörper auf der Fläche 26 aufgenommen; außerdem ist rund um die Messöffnung 46 an der Unterseite der Platte 38 eine Abdichtung durch den O-Ring 34 geschaffen, der auch rund um den Messanschluss 30 in dem Ventilkörper abdichtet.
  • In der vorliegenden Anwendung der Erfindung für den Einsatz an einem automatischen Getriebe ist die Ventilanordnung 10 an einem Verteiler- bzw. Ventilblock 48 angebracht und durch Gewinde tragende Befestigungsmittel 50 daran gesichert, die durch die Montagelöcher 28 hindurch führend aufgenommen sind und in Gewindebohrungen 52 eingreifen, die in dem Ventilblock ausgebildet sind.
  • An dem Ventilblock 48 sind ein Druckzufuhranschluss 54, ein Drucksignaleinlassanschluss 56 und ein Rücklaufanschluss 58 zu einem Sumpf vorgesehen, wobei die Anschlüsse 54, 56 und 58 derart angeordnet sind, dass sie sich jeweils mit dem Einlassanschluss 14, dem Drucksignalanschluss 18 und dem Austrittsanschluss 18 an dem Ventilkörper 12 decken. In der momentan bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist zwischen der Unterseite des Ventilkörpers 12 und der Oberseite des Ventilblocks 48 eine Dichtung 60 angeordnet, die an den Anschlüssen 54, 56, 58 abdichtet.
  • Wie in der Zeichnung veranschaulicht, kann der Ventilblock 48 weitere, der Anordnung 10 ähnliche Ventilanordnungen enthalten, wie sie mit den Bezugszeichen 62 bis 70 bezeichnet sind. Es ist verständlich, dass die Unterseite des Ventilblocks hier nicht veranschaulichte geeignete Anschlüsse zur Strömungsverbindung mit den verschiedenen Ventilanschlüssen, beispielsweise 54, 56, 58, für jede der Ventilanordnungen enthält, wobei die nicht veranschaulichten Ventilblockanschlüsse dazu eingerichtet sind, paarweise mit Anschlüssen in dem Körper des automatischen Getriebes zusammenzupassen, an den der Ventilblock montiert werden soll.
  • Die vorliegende Erfindung ergibt somit ein einfaches, verhältnismäßig kostengünstiges und leicht herzustellendes und einzubauendes Steuerventil für eine hydraulisch betätigte Vorrichtung, beispielsweise einen Schaltaktuator eines automatischen Geschwindigkeitswechselgetriebes, und umfasst einen Druckgeber, der unmittelbar an dem Ventil mon tiert ist, um ein Ventilauslassdruck-Rückführungssignal an einen Controller zu liefern. Die vorliegende Erfindung schafft somit einen verbesserten, einfachen und verhältnismäßig kostengünstigen Weg zur Erzielung einer elektrischen Regelung von hydraulisch betätigten Vorrichtungen.
  • Obwohl die Erfindung hier vorstehend anhand der veranschaulichten Ausführungsformen beschrieben worden ist, versteht es sich, dass die Erfindung Modifikationen und Veränderungen erfahren kann und lediglich durch die folgenden Ansprüche beschränkt ist.

Claims (13)

  1. Elektrische Fluid-Servoventilanordnung, die aufweist: (a) einen Ventilkörper (12) mit einem Fluideinlasskanal (14), einem Fluidauslasskanal (16), einem Druckmessanschluss (30), der mit dem Auslasskanal strömungsmäßig verbunden ist, und einer Verschlusseinrichtung (20), die darin angeordnet und bewegbar ist, um bei einem Anschluss des Einlasskanals an eine Fluidquelle eine Strömung zwischen dem Einlasskanal und dem Auslasskanal zu steuern; (b) einen elektrischen Aktuator (22), der gemeinsam mit dem Körper angeordnet ist und bei elektrischer Erregung betrieben werden kann, um eine Bewegung der Verschlusseinrichtung zu bewirken; (c) eine Leiterplatte (38), die elektrische Anschlüsse (40) für einen externen Anschluss an diese enthält, einen Drucksensor (36) und Mittel (50, 42) zur Sicherung der Leiterplatte über dem Druckmessanschluss (30); dadurch gekennzeichnet, dass der Drucksensor (36), der einen Druckeinlasskanal aufweist, auf der Leiterplatte (38) angeordnet und an dieser angebracht ist, wobei die Leiterplatte (38) eine Messöffnung (46) aufweist, die in dieser ausgebildet und an dem Ventilkörper (12) angeordnet ist, wobei ihre Messöffnung über dem Druckmessanschluss (30) des Ventilkörpers angeordnet ist und der Druckeinlasskanal des Sensors mit dem Druckmessanschluss des Ventilkörpers strömungsmäßig verbunden ist, wobei die Leiterplatte über dem Ventilkörper (12) auf einer Fläche (26) des Ventilkörpers aufgenommen ist und eine Dichtung rings um die Messöffnung (46) an der Unterseite der Leiterplatte vorgesehen ist.
  2. Ventilanordnung nach Anspruch 1, wobei der Ventilkörper eine ebene Fläche (26) aufweist, auf der der Druckmessanschluss (30) angeordnet ist.
  3. Ventilanordnung nach Anspruch 1, wobei der Sensor ein Druckgeber ist und die Leiterplatte (38) eine Schaltung zur Verarbeitung eines von dem Geber ausgegebenen Signals enthält.
  4. Ventilanordnung nach Anspruch 1, wobei der Drucksensor einen piezoelektrischen Signalgeber enthält.
  5. Ventilanordnung nach Anspruch 1, wobei der elektrische Aktuator ein Solenoid (22) enthält.
  6. Ventilanordnung nach Anspruch 1, wobei der Druckeinlasskanal des Sensors an dem Druckmessanschluss (30) mittels eines kreisringförmigen Dichtungsrings (34) abgedichtet ist.
  7. Ventilanordnung nach Anspruch 1, wobei der elektrische Aktuator mehrere gesonderte elektrische Anschlusselemente (40) enthält.
  8. Ventilblockanordnung (48), die mehrere Ventilanordnungen nach Anspruch 1 aufweist, wobei die Ventilkörper an dem Ventilblock (48) derart gesichert sind, dass der Einlass- und Auslasskanal jedes Ventilkörpers mit zugehöri gem Einlass- bzw. Auslassanschluss an dem Ventilblock strömungsmäßig verbunden sind.
  9. Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Fluid-Servoventilanordnung, das aufweist: (a) Schaffen eines Ventilkörpers (12) mit einem Einlass (14) und einem Auslass (16) sowie einem Druckmessanschluss (30), der mit dem Auslass strömungsmäßig verbunden ist; (b) Anordnen einer bewegbaren Verschlusseinrichtung (20) in dem Körper zwischen dem Einlass und dem Auslass zur Steuerung einer Strömung zwischen diesen; (c) Anordnen eines elektrischen Aktuators (22) an dem Körper und Bewirken einer Bewegung des Steuerelementes bei Erregung des Aktuators; (d) Bilden einer Leiterplattenbaugruppe (36) die eine Leiterplatte (38) mit einer darin ausgebildeten Messöffnung (46) enthält, Montieren eines Drucksensors (44) an der Platte, so dass ein Druckeinlass des Drucksensors mit der Öffnung fluchtend ausgerichtet ist, Anordnen der Leiterplatte (38) mit dem daran vorgesehenen Drucksensor an dem Ventilkörper, so dass ihre Öffnung über dem Ventilmessanschluss (30) angeordnet ist und so dass die Leiterplatte auf einer Fläche (26) des Ventilkörpers aufgenommen ist, wobei eine Dichtung rings um die Messöffnung an der Unterseite der Leiterplatte vorgesehen ist, und Liefern einer elektrischen Angabe des an dem Ventilauslass erfassten Drucks.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, das ferner ein Anordnen des Ventilkörpers an einem Ventilblock (38) und einen Anschluss des Einlass- und des Auslasskanals an einen zugehörigen Einlass- und Auslassanschluss in dem Ventilblock aufweist.
  11. Verfahren nach Anspruch 9, wobei der Schritt des Anordnens einer Leiterplatte (38) ein Anordnen einer Leiterplatte mit einem piezoelektrischen Drucksensor enthält.
  12. Verfahren nach Anspruch 9, wobei der Schritt des Anordnens eines elektrischen Aktuators ein Anordnen eines Solenoids (22) und eine magnetisch bewirkte Bewegung der Verschlusseinrichtung enthält.
  13. Verfahren nach Anspruch 9, wobei der Schritt des Anordnens einer Leiterplatte (38) über dem Druckmessanschluss (30) eine Abdichtung der Platte (38) an dem Anschluss mit einer Ringdichtung (34) enthält.
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