阅读说明：本技术 调压阀 (Pressure regulating valve ) 是由 K·库德曼 R·诺瓦克 T·普夫勒格 M·莫斯曼 于 2019-04-16 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种调压阀(1),包括压力端口(P)、消耗器端口(A)、油箱端口(T)和活塞(K),该活塞可克服第一弹簧(F1)和第二弹簧(F2)的力移动,这样设计所述弹簧(F1、F2)和调压阀(1)的面积比,使得在无压状态中压力端口(P)与消耗器端口(A)通过调压阀(1)的开口横截面连接,压力端口(P)和消耗器端口(A)之间的开口横截面根据压力端口(P)处的压力减小,并且在达到消耗器端口(A)处的极限压力时消耗器端口与油箱端口(T)连接。本发明还涉及具有这种调压阀(1)的液压系统(HY)以及具有这种液压系统(HY)的机动车变速器(G)。(The invention relates to a pressure regulating valve (1) comprising a pressure port (P), a consumer port (A), a tank port (T) and a piston (K) which can be moved against the force of a first spring (F1) and a second spring (F2), the area ratio of the springs (F1, F2) and the pressure regulating valve (1) being designed such that in the pressureless state the pressure port (P) is connected to the consumer port (A) via an opening cross section of the pressure regulating valve (1), the opening cross section between the pressure port (P) and the consumer port (A) decreases as a function of the pressure at the pressure port (P), and the consumer port is connected to the tank port (T) when a limit pressure at the consumer port (A) is reached. The invention also relates to a hydraulic system (HY) having such a pressure regulating valve (1) and to a motor vehicle transmission (G) having such a hydraulic system (HY).)

调压阀

技术领域

本发明涉及一种优选用于液压系统中的调压阀。本发明还涉及这种液压系统以及具有这种液压系统的机动车变速器。

背景技术

专利申请DE 102009002105 A1描述了一种具有先导控制的调压阀的液压的变速器控制装置，该调压阀构造用于调节离合器的力传递。为所述调压阀配置单独的预填充阀，以防止离合器操作压力降低到预填充压力以下。

发明内容

现在本发明的任务在于提供一种调压阀，其能够在没有附加阀的情况下确保液压消耗器的定义的压力水平。

所述任务通过权利要求1的特征解决。有利的实施方式由从属权利要求、说明书和附图给出。

为了解决该任务，提出一种调压阀，其包括压力端口、消耗器端口以及油箱端口。活塞在调压阀的至少一个工作空间中引导，该活塞可克服第一弹簧的力移动。

根据本发明，调压阀具有第二弹簧，该第二弹簧抵抗第一弹簧的力作用在活塞上。这样设计第一和第二弹簧的弹簧力以及调压阀的面积比，使得可产生调压阀的下述状态：

-在调压阀的无压状态中，即在压力端口处的压力不大于环境压力的状态中，消耗器端口与压力端口通过调压阀的开口横截面连接。油箱端口在此与压力端口和消耗器端口液压分离，该状态被称为初始状态。

-当消耗器端口处的压力达到或超过第一极限值时，弹簧的预加载(即预紧力)被克服，并且活塞移动。在此压力端口和消耗器端口之间的开口横截面与初始状态相比减小，直到在弹簧力、由压力端口处的压力引起的压力和流动力之间产生力平衡。油箱端口在此仍与压力端口和消耗器端口分离。该状态被称为工作状态。

-当消耗器端口处的压力达到或超过高于第一极限值的第二极限值时，通过在活塞上存在的力比例，消耗器端口与油箱端口连接，在此压力端口与消耗器端口和油箱端口液压分离。该状态被称为降压状态。当达到降压状态时，消耗器端口处的压力下降。由此活塞通过弹簧力向回移动，直到再次占据工作状态。

因此，在调压阀的工作状态中消耗器端口处的压力自动调节到定义的压力水平，而无需为此使用附加阀。

优选附加的外力可作用在活塞上。该外力抵抗第一弹簧的力作用在活塞上并且例如可借助电磁铁或以液压方式施加。由此可有针对性地改变工作状态中调压阀活塞上的力平衡，从而可控制消耗器端口处的压力。

优选活塞具有第一控制表面和第二控制表面。作用在消耗器端口上的压力在此作用在第一和第二控制表面上。两个控制表面彼此对置，作用在第一控制表面上的压力逆着第二弹簧的力起作用。

根据第一种可能的实施方式，第一控制表面大于第二控制表面。根据第二种可能的实施方式，设置附加的差动控制表面，消耗器端口处的压力作用在该差动控制表面上。差动控制表面和消耗器端口之间的液压连接在此通过活塞内的至少一个孔实现。如果阀具有差动控制表面，则第一控制表面可具有与第二控制表面相等的横截面积。两种实施方式都具有优点。在根据第一种实施方式的结构中，不需要活塞中的孔。在根据第二种实施方式的结构中，除了孔和差动控制表面之外，仅需要制造活塞的两种直径，因此简化了活塞的引导和密封。

优选为调压阀的压力端口、消耗器端口和油箱端口分别配置一个压力腔。通过所述压力腔，三个端口可根据活塞的位置与所述至少一个工作空间液压连接或分离。配置给消耗器端口的压力腔优选设置在配置给压力端口的压力腔和配置给油箱端口的压力腔之间。这简化了调压阀的结构。

调压阀可以是液压系统的组成部分，液压系统的液压致动器与调压阀的消耗器端口连接。在调压阀的工作状态中出现在消耗器端口处的压力在此相应于液压致动器的预填充压力。由此可避免液压致动器排空/排干。

为了防止在调压阀的初始状态中液压流体从消耗器端口经由泵端口向液压系统的压力供应方向排出，截止阀可与调压阀的泵端口连接。

液压系统可以是机动车变速器的组成部分。液压系统的液压致动器在此可设置用于操作变速器的至少一个切换元件。通过切换元件可建立或分离机动车变速器的两个元件之间的扭矩传递连接。切换元件为此例如可由可切换的离合器或由可切换的制动器构成。切换元件例如可设置用于在换挡区段中形成力锁合，该换挡区段设置用于在机动车变速器的输入轴和输出轴之间实现不同的传动比。作为替代方案，切换元件可以是机动车变速器的起动离合器、如双离合器装置的组成部分。切换元件尤其可以是片式离合器。

附图说明

下面参考附图详细阐述本发明的实施方式。附图如下：

图1至图3分别示出根据不同实施方式的本发明调压阀的示意图；

图4示出具有调压阀的液压系统；以及

图5和图6分别示出具有液压系统的机动车变速器的示意图。

具体实施方式

图1示出根据第一种实施方式的本发明调压阀1的示意图。该调压阀1具有阀壳体VG，在其中设有压力端口P、消耗器端口A和油箱端口T。在阀壳体VG中设有工作空间W，在其中活塞K可沿轴线VA移动地被引导。第一弹簧F1和第二弹簧F2作用在活塞K上，所述弹簧沿轴线VA方向预加载活塞K。另外，活塞K可被加载外力VS，该外力VS抵抗第一弹簧F1的力并且与第二弹簧F2的力一起作用在活塞K上。外力VS可以各种方式、如通过电磁铁或通过液压压力施加到活塞K上。

调压阀1具有压力腔PT，该压力腔与压力端口P液压连接。压力腔AT与消耗器端口AT并且压力腔TT与油箱端口T液压连接。通过压力腔PT、AT、TT，端口P、A、T可根据活塞K位置彼此液压连接或彼此液压分离，在此液压连接通过工作空间W实现。压力腔AT设置在压力腔PT和压力腔TT之间。

活塞K具有第一控制表面AC1和第二控制表面AC2，它们彼此对置。无论活塞K的位置如何，两个控制表面AC1、AC2都与压力腔AT液压连接。第一控制表面AC1具有比第二控制表面AC2大的横截面积。因此出现在压力腔AT处的压力导致抵抗第二弹簧F2和外力VS作用在活塞K上的力。

在图1中调压阀1处于初始状态，在该状态中出现在压力端口P处的压力不大于环境压力并且也没有外力VS作用在活塞K上。在该初始状态中，通过弹簧F1、F2预加载的活塞K处于这样的位置中，在该位置中压力端口P与消耗器端口A通过工作空间W液压连接。油箱端口T在调压阀1的初始位置中与消耗器端口A和压力端口P分离。

当压力端口P处的压力现在如此增加以致能克服弹簧F1、F2的预加载力和可能的外力VS时，活塞K基于控制表面AC1、AC2的面积比和流动力克服/逆着第二弹簧F2的力移动。在此工作空间W中在压力腔PT和压力腔AT之间的开口横截面减小。油箱端口T在此继续与压力端口P和消耗器端口A液压分离。当压力端口P处的压力现在继续增加时，工作空间W中在压力腔PT和压力腔AT之间的开口横截面进一步减小，直至在流动力、控制表面AC1、AC2上的压力、弹簧F1、F2和可能的外力VS之间产生力平衡。这种状态被称为工作状态。

当消耗器端口A处的压力达到极限压力时，活塞K进一步克服第二弹簧F2的力移动，直至消耗器端口A通过工作空间W与油箱端口T液压连接。在此压力端口P与消耗器端口A和油箱端口T液压分离。在这种称为降压状态的状态中，消耗器端口A处的压力可降低，直至调压阀1再次达到工作状态。

图2示出根据第二种实施方式的本发明调压阀1的示意图，其基本上相应于图1中所示的第一种实施方式。控制表面AC1、AC2现在具有相等的横截面积，由此活塞K仅具有两个不同的外径。调压阀1现在具有销ST，该销的端面构成差动控制表面DC。活塞K具有两个孔B1、B2。调压阀1现在具有两个彼此分开的工作空间W、W2。压力腔AT通过工作空间W一方面与两个控制表面AC1、AC2并且另一方面通过孔B1、B2与差动控制表面DC液压连接。在调压阀1的降压状态中，压力腔AT通过工作空间W2与压力腔TT连接。在初始状态和工作状态中，压力腔AT通过工作空间W与压力腔PT连接。

图3示出根据第三种实施方式的本发明调压阀1示意图，其基本上相应于图2中所示的第二种实施方式。压力腔TT和压力腔PT现在设置在与根据图2的实施方式不同的位置上。压力腔AT仍设置在这两个压力腔TT、PT之间

图4示出具有泵PP的液压系统HY，该泵从油箱HT经过滤器FI吸入液压流体并且输送到压力供应管路HV。为了防止液压流体从压力供应管路HV向泵PP方向回流，设置弹簧加载的止回阀RV。压力供应管路HV向不同的液压消耗器、如消耗器K2、消耗器K3以及致动器AK供应液压流体。在一方面压力供应管路HV和另一方面消耗器K3以及致动器AK之间的连接中设置弹簧加载的、可电磁操作的截止阀VDC。作为电磁操作的替代方案，截止阀VDC可先导控制地操作。致动器AK通过调压阀1控制。调压阀1的结构和作用方式相应于在前述附图中描述的调压阀1。根据调压阀1的图1至图3的三种实施方式中的每一种可均在液压系统HY中用作调压阀1；因此下面参考调压阀1的说明和附图标记。

截止阀VDC具有打开位置和截止位置。在未操作状态中，截止阀VDC自动占据打开位置，因为它被弹簧相应预加载。在操作状态中，截止阀VDC克服弹簧的力占据截止位置。在截止阀VDC的截止位置中，消耗器K3以及调压阀1的压力端口P与安全阀连接，该安全阀在超过极限压力的情况下建立与油箱HT的连接。

致动器AK具有压力室，该压力室通过活塞与复位弹簧分离。调压阀1的消耗器端口A与致动器AK的压力室连接。调压阀1的压力端口P经由截止阀VDC与压力供应管路HV连接。调压阀1的油箱端口T经由止回阀与油箱HT连接。

当截止阀VDC打开时，致动器AK的压力室在调压阀1的初始状态中与压力供应管路HV液压连接。从而有效防止了致动器AK的压力室向油箱HT方向排空。当压力供应管路HV中的压力通过泵PP运行如此升高以致调压阀1的弹簧F1、F2的弹簧力被克服时，在工作空间W中在调压阀1的活塞K上产生压力端口P处的压力、弹簧力F1、F2、可能的外力VS以及流动力之间的力平衡。通过改变外力VS可控制致动器AK压力室中的压力。

通过调压阀1的降压状态可实现致动器AK的过压保护。当致动器AK压力室中的压力达到极限值时，调压阀1将致动器AK的压力室与油箱HT连接，在此调压阀1的压力端口P与油箱HT和致动器AK的压力室液压分离。

当截止阀VDC关闭时，在调压阀1的初始状态中不会发生从致动器AK的压力室逆着截止阀RV的截止方向向泵PP的回流。从而延迟了致动器AK压力室中的压力降低。

图5示出具有液压系统HY的机动车变速器G的示意图。机动车变速器G具有连接轴AN，该连接轴可通过分离离合器K0与驱动轴GW1连接。电机EM的转子与驱动轴GW1连接。驱动轴驱动泵PP，该泵用于液压系统HY的压力供应。

机动车变速器G具有离合器区段GK，其包括第一离合器DK1和第二离合器DK2。通过闭合第一离合器DK1，驱动轴GW1可与第一子变速器连接。通过闭合第二离合器DK2，驱动轴GW1可与第二子变速器连接。在换挡区段GW中可借助未示出的齿轮组在子变速器和输出轴GW2之间形成不同挡位。分离离合器K0以及离合器DK1、DK2可构造为湿式片式离合器。为了进行操作，为分离离合器K0、第一离合器DK1和第二离合器DK2分别配置一个液压致动器AK1、AK2、AK3，这些致动器分别借助液压系统HY的一个调压阀1来控制。电子控制单元ECU控制液压系统HY的电磁操作阀。控制单元ECU与多个传感器和其它控制单元连接并且构造用于处理接收到的信号，并根据特性曲线族或模型向各阀以及必要时液压系统HY的其它调节元件发出调节命令。

图6示出具有液压系统HY的另一种机动车变速器G的示意图。与图5的实施方式不同，机动车变速器G现在不构造为双离合器变速器，而是构造为自动变速器。换挡区段GW为此包括未示出的行星齿轮组或正齿轮级，它们与力锁合切换元件SE1、SE2共同作用以形成挡位。为每个切换元件SE1、SE2配置一个液压致动器AK4、AK5，所述液压致动器分别借助液压系统HY的一个调压阀1来控制。

根据图5和图6的机动车变速器G的实施方式仅被视为示例性的。通过在液压系统HY中使用根据本发明的调压阀1可以简单的方式避免机动车变速器G的致动器AK1、AK2、AK3、AK4、AK5排空。尤其是为此不需要单独的阀、如自身的预填充阀。从而可以简单的方式缩短致动器AK1、AK2、AK3、AK4、AK5的操作时间。

附图标记列表

1 调压阀

VG 阀壳体

K 活塞

VA 轴线

W、W2 工作空间

F1 第一弹簧

F2 第二弹簧

A 消耗器端口

AT 压力腔

P 压力端口

PT 压力腔

T 油箱端口

TT 压力腔

AC1 第一控制表面

AC2 第二控制表面

VS 外力

DC 差动控制表面

B1、B2 孔

HY 液压系统

PP 泵

FI 过滤器

HT 油箱

RV 止回阀

HV 压力供应管路

VDC 截止阀

K2、K3 消耗器

AK 致动器

AK2-AK5 致动器

G 机动车变速器

AN 连接轴

K0 分离离合器

GG 壳体

EM 电机

GW1 驱动轴

GW2 输出轴

GK 离合器区段

DK1 第一离合器

DK2 第二离合器

GW 换挡区段

SE1、SE2 切换元件

ECU 电子控制单元