DE10046978C2

DE10046978C2 - Elektromagnetisch betätigbare Ventileinrichtung und Ventilvorrichtung

Info

Publication number: DE10046978C2
Application number: DE2000146978
Authority: DE
Inventors: Werner Stumpe
Original assignee: Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH; Knorr Bremse Systeme fuer Schienenfahrzeuge GmbH
Current assignee: Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH; Knorr Bremse Systeme fuer Schienenfahrzeuge GmbH
Priority date: 2000-09-22
Filing date: 2000-09-22
Publication date: 2003-03-06
Anticipated expiration: 2020-09-23
Also published as: DE10046978A1; WO2002025154A1; AU2002213924A1

Description

Die Erfindung betrifft eine elektromagnetisch betätigbare Ventileinrichtung, im einzel nen mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff des Anspruches 1; ferner eine kombi nierte Ventilvorrichtung.

Eine elektromagnetisch betätigbare Ventileinrichtung zur Gewährleistung unter schiedlicher Funktionen ist aus der Druckschrift EP 0 305 710 A2 bekannt. Die Kom bination derartiger Ventileinrichtungen - einer ersten elektromagnetisch betätigbaren Ventileinrichtung und einer zweiten elektromagnetisch betätigbaren Ventileinrichtung - zu einer kombinierten Ventilvorrichtung ist ebenfalls dieser Druckschrift zu entneh men. Beide sind in diesem Fall in einem gemeinsam nutzbaren Gehäuse integriert. Die erste elektromagnetisch betätigbare Ventileinrichtung dient dabei der Steuerung der Verbindung zwischen einer Druckmittelquelle und einem Verbraucher oder einer Verbraucheranlage, d. h. einer Mehrzahl von Verbrauchern, während die zweite Ven tileinrichtung zur Steuerung der Druckentlastung des Verbrauchers oder der Ver braucheranlage eingesetzt wird. Beide Ventileinrichtungen der kombinierten Ventil einrichtung sind vorzugsweise identisch aufgebaut, um ein hohes Maß an Standardi sierung hinsichtlich der Ausgestaltung der Einzelelemente zu erzielen. Die erste Ventileinrichtung weist eine mit der Druckmittelquelle über einen entsprechenden Anschluß verbindbare Einlaßkammer und eine mit einem Verbraucher beziehungs weise einer Verbraucheranlage verbindbare Arbeitskammer auf, wobei zwischen bei den Kammern ein Hauptventil angeordnet ist. Dieses besteht aus einem beweglichen Hauptventilglied und einem gehäusefesten Ventilsitz. Im Gehäuse der ersten Ventil einrichtung sind ferner neben der Einlaßkammer und der Arbeitskammer eine Vor steuerkammer und eine Ausgleichskammer vorgesehen. Zur Steuerung der Bewe gung des Hauptventilgliedes ist ein Stellglied vorgesehen. Das Stellglied ist derart ausgeführt, daß es auf einer ersten, der Einlaßkammer zugeordneten Fläche in Öff nungsrichtung des Hauptventils vom Einlaßdruck beaufschlagt wird, während an ei ner zweiten, der Vorsteuerkammer zugeordneten Fläche des Stellgliedes in Schließ richtung des Hauptventils der Druck in der Vorsteuerkammer anliegt. Dabei ist die zweite Fläche größer als die erste Fläche. Die Vorsteuerkammer ist über ein Vor steuerventil mit der Arbeitskammer verbindbar. Das Vorsteuerventil wird dabei von einem beweglichen Vorsteuerventilglied und einem mit dem Anker des Betätigungs magneten verbundenen Vorsteuerventilkörpers gebildet. Das Hauptventilglied und das Vorsteuerventilglied sind derart fest gekoppelt, daß eine Bewegung des Haupt ventilgliedes in Öffnungsrichtung des Hauptventiles zugleich eine Bewegung des Vorsteuerventilgliedes in Schließrichtung des Vorsteuerventils ist. Die Vorsteuer kammer ist über eine Drosselverbindung mit der Einlaßkammer verbunden. Die Drosselverbindung ist so bemessen, daß diese bei geringem Öffnungsquerschnitt des Vorsteuerventils einen wenigstens gleich großen Druckmitteldurchsatz in die Vorsteuerkammer wie das Vorsteuerventil aus der Vorsteuerkammer und bei zuneh mendem Öffnungsquerschnitt des Vorsteuerventiles einen geringeren Druckmittel durchsatz in die Vorsteuerkammer als das Vorsteuerventil aus der Vorsteuerkammer zuläßt. Die zweite Ventileinrichtung, welche vorzugsweise analog zur ersten Ventil einrichtung hinsichtlich des Stellglieds, der Betätigungseinrichtung und der Funkti onsweise von Haupt- und Vorsteuerventil aufgebaut ist, weist eine mit der Verbrau cheranlage verbundene Arbeitskammer auf, welche bei der kombinierten Ventilvor richtung gleichzeitig die Auslaßkammer der ersten Ventileinrichtung darstellt und eine mit einem Auslaß verbundene Auslaßkammer, zwischen denen ein aus einem ge häusefesten Ventilsitz und einem beweglichen Hauptventilglied bestehendes Haupt ventil angeordnet ist, wobei der Auslaß wenigstens mittelbar mit einem Druckentlas tungsraum verbunden ist. Des weiteren ist in Analogie zur ersten Ventileinrichtung eine die Bewegung des Hauptventils steuernde Stelleinrichtung und eine Vorsteuer kammer vorgesehen. Das Stellglied wird auf einer ersten, der Arbeitskammer zuge ordneten Fläche in Öffnungsrichtung des Hauptventils vom Verbraucherdruck beauf schlagt. Auf einer zweiten der Vorsteuerkammer zugeordneten Fläche wird das Stellglied in Schließrichtung des Hauptventils vom Druck in der Vorsteuerkammer beaufschlagt. Die zweite Fläche ist dabei ebenfalls größer als die erste Fläche. Die Vorsteuerkammer ist über ein Vorsteuerventil mit der Auslaßkammer verbindbar. Das Vorsteuerventil wird von einem beweglichen Vorsteuerventilglied und einem mit dem Anker des Betätigungsmagneten verbundenen Vorsteuerventilkörpers gebildet. Hauptventilglied und Vorsteuerventilglied sind dabei derart fest gekoppelt, daß eine Bewegung des Hauptventilgliedes in Öffnungsrichtung des Hauptventils zugleich ei ne Bewegung des Vorsteuerventilgliedes in Schließrichtung des Vorsteuerventils ist. Die Vorsteuerkammer ist über eine weitere Drosselverbindung mit der Auslaß- d. h. in diesem Fall der Entlastungskammer verbunden.

Die in dieser Druckschrift offenbarten Ventileinrichtungen sind konstruktiv sehr auf wendig und montageintensiv. Diese beinhalten eine Stelleinrichtung mit Ventil und Schaltkolben an den Enden. Der dünnere Teil der Stelleinrichtung wird dabei durch eine Trennwand geführt. Zur Sicherstellung der Kraftübertragung sind die einzelnen Einzelteile miteinander vernietet. Der Aufbau der Stelleinrichtung vergrößert den er forderlichen Bauraum für die einzelne Ventileinrichtung. Desweiteren ist es nicht möglich, eine Überprüfung der Ventilsitze ohne Zerstörung der einzelnen Ventilein richtungen beziehungsweise der kombinierten Ventilvorrichtung vorzunehmen. Auch der Ersatz des elastischen Ventilsitzteiles des Hauptventiles bedingt einen hohen Aufwand. Bei Reparaturen oder einer Wartung sind dabei Beschädigungen an ande ren - ursprünglich nicht betroffenen - Teilen nicht auszuschließen. Eine Instandset zung dieser Ventileinrichtung ist somit mit Risiken behaftet, weshalb sich bei Schädi gungen - unabhängig welchen Grades - immer ein Austausch der kompletten Ventil einrichtung oder sogar der gesamten Ventilvorrichtung empfielt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Ventileinrichtung und insbe sondere eine kombinierte Ventilvorrichtung zur Steuerung der Verbindung zwischen einer Druckmittelquelle und einer Verbraucheranlage sowie zur Steuerung der Druckentlastung der Verbraucheranlage zu schaffen, welche montage- und war tungs- beziegungsweise reparaturfreundlich ist. Das erforderliche Bauvolumen ist bei gleichbleibenden oder erhöhten Fluid- insbesondere Luftdurchsatz zu reduzieren. Ein weiterer Aspekt besteht in der einfachen Fertigung der Einzelelemente der einzelnen Ventileinrichtungen und insbesondere der kombinierten Ventilvorrichtung. Die Anfor derungen an die Reparaturfreundlichkeit schließt eine mögliche Überprüfbarkeit der Güte von Ventil-Paarungen ein, so daß bei gutem Befund eine Weiterverwendung der bereits in Betrieb befindlichen Ventilpaarungen möglich sein sollte. Bei einem erforderlichen Austausch sollten dann nur die defekten Teile zu ersetzen sein, wäh rend die nicht beschädigten Einzelelemente weiterhin im Einsatz bleiben.

Die erfindungsgemäße Lösung ist durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 19 cha rakterisiert. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind jeweils in den Unteransprüchen wie dergegeben.

Die elektromagnetisch betätigbare Ventileinrichtung umfaßt eine elektromagnetische Betätigungsvorrichtung, ein, zwischen einer Einlaßkammer und einer Auslaßkammer angeordnetes, ein Hauptventilglied und einen ortsfesten Ventilsitz aufweisendes Hauptventilglied, des weiteren eine Vorsteuerkammer, welche über ein Vorsteuer ventil mit der Auslaßkammer verbunden ist. Das Vorsteuerventil umfaßt ein Ventil glied und einen Ventilkörper, welcher mit einem, mit einem Betätigungsmagneten gekoppelten Anker der elektromagnetischen Betätigungsvorrichtung verbunden ist. Das Hauptventilglied und das Vorsteuerventilglied sind derart miteinander gekoppelt, daß eine Bewegung des Hauptventilgliedes in Öffnungsrichtung des Hauptventils zugleich eine Bewegung des Vorsteuerventilgliedes in Schließrichtung des Vorsteu erventils ist. Zu diesem Zweck sind das Hauptventilglied und das Vorsteuerventilglied zu einer baulichen Einheit zusammengefaßt, welche auch als Schließkörper be zeichnet wird. Erfindungsgemäß wird der ortsfeste Sitz für das Hauptventilglied von einem im Gehäuse der elektromagnetisch betätigbaren Ventileinrichtung anordenba ren wenigstens zweiteiligen Einsatz gebildet. Der Schließkörper bildet mittels ent sprechender Dichteinrichtungen mit dem Einsatz und eventuell dem Gehäuse die Vorsteuerkammer, wobei die Vorsteuerkammer derart angeordnet ist, daß der Druck in dieser das Hauptventilglied auf der von der der Einlaßkammer weggerichteten Stirnfläche beaufschlagt. Die Kopplung zwischen der Einlaßkammer und dem Vor steuerventil erfolgt über mindestens einen axialen Kanal. Die Verbindung zwischen Vorsteuerventil und Auslaßkammer erfolgt über mindestens einen im Gehäuse oder dem Einsatz angeordneten Verbindungskanal.

Durch das Vorsehen des wenigstens zweiteiligen Einsatzes, der Zusammenfassung von Hauptventilglied und Vorsteuerventilglied in einer baulichen Einheit und der Zu ordnung der Vorsteuerkammer zum Schließkörper wird eine einfach montier- und demontierbare Ventileinrichtung geschaffen, die gleichzeitig sehr wartungs- und re paraturfreundlich ist, wobei bei der Demontage Beschädigungen benachbarter Bau elemente nicht zwingend zu erwarten sind. Da die Ausbildung der Ventilpaarungen an unterschiedlichen Elementen erfolgt, ist ein Austausch der defekten Bestandteile unabhängig von der weiteren Nutzung der anderen Ventilpaarungen möglich. Durch die sehr gedrängte Bauweise und Zusammenfassung der Funktionseinheiten auf sehr engem Raum konnte das benötigte Bauvolumen bei gleichbleibendem oder er höhtem Fluid- insbesondere Luftdurchsatz erheblich reduziert werden.

Die erfindungsgemäß gestaltete elektromagnetisch betätigbare Ventileinrichtung ist zur Realisierung unterschiedlichster Aufgaben geeignet. Diese ist entsprechend der Anordnung in pneumatischen Kreisläufen oder der Zuordnung zu einzelnen Ele menten eines derartigen Kreislaufes entweder als

1. Steuerventil zur Steuerung der Verbindung zwischen einer Druckmittelquelle und einer nicht dargestellten Verbraucheranlage oder als
2. Druckentlastungsventil zur Steuerung der Druckentlastung eines Verbrauchers oder mehrerer Verbraucher einsetzbar.

Im erstgenannten Fall ist die Einlaßkammer mit einer Druckmittelquelle koppelbar, während die Auslaßkammer als Arbeitskammer fungiert und mit einem Verbraucher gekoppelt ist. Im zweiten Fall wird die Einlaßkammer von der Arbeitskammer gebil det, die mit einem Verbraucher gekoppelt ist, während der Auslaß mit einem Entlas tungsraum verbindbar ist.

Unter einem weiteren Aspekt der Erfindung ist es jedoch auch möglich eine erfin dungsgemäß gestaltete Ventileinrichtung derart einer beliebigen konventionellen Ventileinrichtung zuzuordnen, daß entweder die unter 1. genannte Aufgabe oder die unter 2. genannte Aufgabe von der Ventileinrichtung übernommen wird.

Vorzugsweise werden beide Ventileinrichtungen in einer kombinierten Ventilvorrich tung zur Erfüllung der beiden vorgenannten Aufgaben zusammengefaßt. In diesem Fall erfolgt der Aufbau und die Auslegung der Einzelelemente der Haupt- und Vor steuerventile vorzugsweise identisch. Dies bietet den Vorteil, daß ein hoher Grad an einheitlich gestalteten Teilelementen erzeugt wird, was insbesondere auch beim er forderlichem Austausch einzelner Elemente von Vorteil ist, da die Lagerhaltung auf Grund der geringen Anzahl unterschiedlicher Bauelemente reduziert wird. Zu diesem Zweck sind zwei erfindungsgemäß gestaltete elektromagnetisch betätigbare Ventil einrichtungen in einem Gehäuse zusammengefaßt, welches drei Anschlüsse - einen Zulauf, welcher mit einer Druckmittelquelle koppelbar ist, einen Ablauf, welcher mit einem Verbraucher wenigstens mittelbar gekoppelt ist und einen Entlastung sanschluß, welcher wenigstens mittelbar mit einem Entlastungsraum verbunden ist - aufweist. In diesem Fall wird der Ablauf der ersten Ventileinrichtung und der Zulauf zur zweiten Ventileinrichtung von einem gemeinsamen Anschluß zum Verbraucher gebildet, das heißt ein Anschluß wird gemeinsam benutzt. Diese kombinierte Ventil einrichtung dient zum einen der Steuerung der Verbindung zwischen dem Zulauf von der Druckmittelquelle zum Verbraucher und des weiteren der Steuerung der Druck entlastung in der mit dem Verbraucher gekoppelten Arbeitskammer. Beide Ventilein richtungen sind hinsichtlich der Betätigungseinrichtung und dem Schließkörper iden tisch aufgebaut. Bezüglich der Einsätze im gemeinsamen Gehäuse bestehen jedoch Unterschiede, da die Begrenzung zwischen beiden Ventileinrichtungen nicht von der Gehäusewand sondern vom Einsatz beziehungsweise einem der Einsätze gebildet wird. Die Einsätze sind für jede Ventileinrichtung vorzugsweise mehrteilig ausgeführt, um eine einfache Montage und Demontage der einzelnen Elemente der Ventilein richtung, insbesondere des Schließkörpers zu ermöglichen. Der Schließkörper selbst ist als Kolbenelement ausgeführt, welcher zur Bildung des Hauptventils einen kol benartig erweiterten Endbereich aufweist, der jeweils entsprechend der Art der Ven tileinrichtung an dessen Stirnfläche - erster Ventileinrichtung oder zweiter Ventilein richtung - vom Druck in der Einlaßkammer oder vom Druck in der Arbeitskammer beaufschlagt wird. Die Verbindung zwischen der Einlaßkammer und dem Vorsteuer ventil erfolgt über einen sich in axialer Richtung durch den Schließkörper erstrecken den Kanal. Dieser dient somit der Bildung einer Konstantdrossel im Eintrittsbereich in den axialen Kanal am Schließkörper und durch die entsprechende Betätigung des Vorsteuerventilkörpers, welcher mit einem Ankerelement der elektromagnetischen Betätigungsvorrichtung gekoppelt ist, der Bildung einer steuerbaren Drossel, welche der Konstantdrossel nachgeschaltet ist.

Beide Ventileinrichtungen - erste Ventileinrichtung und zweite Ventileinrichtung - wei sen eine elektromagnetische Betätigungsvorrichtung auf, welche vorzugsweise e benfalls identisch ausgebildet ist. Diese umfaßt mindestens einen Betätigungsmag neten, welcher mit einem Anker verbunden ist. Der Anker wiederum ist wenigstens mittelbar, vorzugsweise direkt mit dem Ventilkörper der Vorsteuerventileinrichtung verbunden. Bezüglich der Wirkungsweise und damit der Erzielung der einzelnen Funktionsstellungen der Vorsteuerventileinrichtung einer jeden Ventileinrichtung be stehen im wesentlichen die beiden nachfolgend genannten Möglichkeiten:

1. Auswahl eines Betätigungsmagneten mit einer ansteigenden Hub- /Stromcharakteristik, das heißt der Ventilkörper wird in die entspre chende Funktionsstellung gezogen.
2. Ausbildung des Betätigungsmagneten mit einer abfallenden Hub- /Stromcharakteristik, das heißt Realisierung der Funktionsstellungen des Ventilkörpers durch Druck.

Bei Zusammenfassung der beiden Ventileinrichtungen in einer kombinierten Ventil vorrichtung werden vorzugsweise beide Ventileinrichtungen mit identischer Betäti gungseinrichtung verwendet, so daß die zur Realisierung der Funktionsweise der kombinierten Ventileinrichtung erforderlichen Stellungen entweder durch Bestromung oder Nichtbestromung eines einzelnen Ankerelementes realisiert werden. Die Aus nutzung dieser Möglichkeit bietet den Vorteil, daß der Grad der Standardisierung für die Ausgestaltung derartiger Ventileinrichtungen für unterschiedliche Anwendungs zwecke und Verwendung in Kombination in einer kombinierten Ventilvorrichtung er heblich gesteigert werden kann. Dies bietet des weiteren den Vorteil, daß bei einem eventuell erforderlichen Austausch, insbesondere bei kombinierten Ventileinrichtun gen, nicht auf unterschiedliche Betätigungsvorrichtungen geachtet werden muß.

Die konkrete Ausgestaltung der Einzelelemente der einzelnen Ventileinrichtungen kann unterschiedlich erfolgen. Vorzugsweise erfolgt jedoch zumindest die Ausges taltung des Schließkörpers symmetrisch bezüglich einer Achse. Der Schließkörper ist als Kolbenelement, das heißt als Element mit unterschiedlichen Abmessungen im Querschnitt betrachtet ausgeführt. Zur Bildung der Vorsteuerkammer und einfache Montage ist der Einsatz mehrteilig, vorzugsweise zweiteilig ausgeführt. Die zweiteili ge oder mehrteilige Ausführung ermöglicht eine leichte Montage und Demontage der einzelnen Elemente der Ventileinrichtung und damit Austauschbarkeit defekter Bau elemente.

Im Schließkörper sind mindestens ein Verbindungskanal zwischen Einlaßkammer und Vorsteuerkammer und Vorsteuerkammer und Vorsteuerventil angeordnet. Vor zugsweise sind beide Kanäle in einem Kanal zusammengefaßt, der mit der Vorsteu erkammer verbunden ist. Dieser erstreckt sich von der zur Einlaßkammer gerichteten Stirnfläche des Hauptventilgliedes bis in den Endbereich des Schließkörpers, wel cher das Ventilglied des Vorsteuerventiles bildet.

Bezüglich der Ausführung der Einsätze bestehen eine Mehrzahl von Möglichkeiten. Diese sind bei Ausführung als Einzelventileinrichtung, das heißt mit lediglich einem Schließkörper und einer Betätigungsvorrichtung zum Einsatz zwischen einem Zulauf und einem Ablauf vorzugsweise symmetrisch aufgebaut. Im einfachsten Fall wird auch hier eine zweiteilige Ausführung gewählt. Dabei bildet das in Zulaufrichtung vom Zulauf erste Einsatzteilelement den Ventilsitz des Hauptventiles. Zur Bildung der Vorsteuerkammer ist zwischen der vom Zulauf weggerichteten Stirnfläche des Schließkörpers im Bereich der Bildung des Hauptventiles eine Dichteinrichtung vor gesehen, welche an dieser Fläche anliegt und am Einsatz, entweder am ersten Einsatzteilelement oder am zweiten Einsatzteilelement befestigt ist. Diese Dichtein richtung ist vorzugsweise als elastische Membran ausgeführt. Vorzugsweise sind zwischen dem Hautpventilsitz und dem mit diesen in Wirkverbindung tretenden Flä chen am Hauptventilglied ebenfalls Dichteinrichtungen vorgesehen. Diese können entweder am ortsfesten Ventilsitz oder am Schließkörper angeordnet sein. Vorzugs weise erfolgt die Anordnung am Schließkörper.

Das zweite Einsatzteilelement bei zweiteiliger Ausführung des Einsatzes ist dem ersten, in Zuströmrichtung vom Zulauf aus betrachtet, nachgeordnet und bildet über eine entsprechende Dichtung mit dem Schließkörper weitere Begrenzungswände der Vorsteuerkammer. Vorzugsweise ist das zweite Einsatzteilelement derart ausgeführt, daß dieses neben der Abstützfläche an der Innenwand des Gehäuses der Ventilein richtung einen vorspringenden Bereich aufweist, welcher sich in Richtung des Schließkörpers erstreckt und der Abstützung einer Dichteinrichtung beispielsweise in Form eines O-Ringes dient. Der Schließkörper ist dabei in geschlossener Stellung der Ventileinrichtung, das heißt geschlossener Stellung des Hauptventiles betrachtet, derart ausgelegt, daß dieser sich in axialer Richtung über die axiale Erstreckung des zweiten Einsatzteilelementes hinaus erstreckt. Dadurch werden Berührungen mit dem Ventilkörper der Vorsteuerventileinrichtung bei entsprechend enger Auslegung des Einsatzes vermieden.

Die Verbindung zwischen dem Vorsteuerventil und dem Auslaß erfolgt über entspre chende Durchgangsöffnungen im Gehäuse oder am Einsatz, vorzugsweise dem ersten und dem zweiten Einsatzteilelement außerhalb des Bereiches der Vorsteuer kammer.

Bei Ausführung als kombinierte Ventilvorrichtung, das heißt Zusammenfassung der beiden Ventileinrichtungen und Zuordnung zu den drei oben genannten Anschlüssen erfolgt die Ausgestaltung der Einsätze derart, daß auch hier ein möglichst hoher Grad an Standardisierung erzielt wird, das heißt der Anteil der Elemente mit identi schem Aufbau möglichst hoch ist. In diesem Fall wird die Verbindung zwischen dem ersten Vorsteuerventil und dem Auslaß, das heißt der Arbeitskammer, welche mit dem Verbraucher gekoppelt ist, über eine Durchgangsöffnung, welche zwischen dem Einsatz für die zweite Ventileinrichtung und dem Einsatz für die erste Ventileinrich tung angeordnet ist, realisiert. Die Einsatzteilelemente sind dabei derart angeordnet, daß diese sich gegeneinander abstützen.

Besonders vorteilhaft ist die Ausführung bei einer kombinierten Ventilvorrichtung, bei welcher die zur Bildung der Vorsteuerkammer verwendete Membran sich über beide Ventileinrichtungen erstreckt und somit zwischen dem ersten und dem zweiten Einsatzteilelement der Einsätze für die erste und die zweite Ventileinrichtung ange ordnet ist, beispielsweise zwischengeklemmt ist. Zur Verbindung der einzelnen Vor steuerventile mit den entsprechenden Auslässen, das heißt erster Vorsteuerventilein richtung mit der Arbeitskammer und zweiter Vorsteuerventileinrichtung mit dem Ent lastungsraum, ist mindestens ein entsprechender Durchbruch in der Dichteinrichtung, beispielsweise in Form von Durchgangsöffnungen vorgesehen.

Bei Ausbildung beziehungsweise Zusammenfassung zweier erfindungsgemäß ges talteter Ventileinrichtungen zu einer kombinierten Ventileinrichtung mit drei Anschlüs sen kann diese unter einem weiteren Aspekt der Erfindung um zusätzliche Bauele mente ergänzt werden, um zusätzliche Funktionen zu erfüllen. Denkbar ist dabei bei spielsweise die Integration von Einrichtungen zur Erfassung einer Zustandsgröße, insbesondere des Druckes in der Arbeitskammer zum Verbraucher. Diese ist in der Regel in Form eines Drucksensors ausgeführt. Der Vorteil besteht darin, daß durch Kopplung mit der entsprechenden Elektronik, insbesondere Anbindung beziehungs weise Einbeziehung in eine Steuereinrichtung eine Regelung dieser Zustandsgröße, insbesondere des Druckes möglich ist.

Eine Weiterentwicklung besteht darin, zusätzlich zum Drucksensor eine elektronische Steuereinrichtung in der kombinierten Ventileinrichtung zu integrieren. Diese Integra tion ermöglicht die Schaffung eines kompakten, einfach montierbaren und reparatur freundlichen Druckregelmodules, welches als vollständig handelbare Einheit anbiet bar ist.

Die erfindungsgemäße Lösung wird nachfolgend anhand von Figuren erläutert. Darin ist im einzelnen folgendes dargestellt:

Fig. 1 verdeutlicht anhand einer Schnittdarstellung eine Ausführung erfin dungsgemäß gestalteter Ventileinrichtungen in einer kombinierten Ven tilvorrichtung;

Fig. 2 verdeutlicht eine Ausführung gemäß Fig. 1 mit Mitteln zur Erfassung einer Zustandsgröße in der Arbeitskammer;

Fig. 3 verdeutlicht eine Ausführung gemäß Fig. 1 mit Integration eines elekt ronischen Steuergerätes.

Die Fig. 1 verdeutlicht anhand einer Schnittdarstellung in Form eines Axialschnittes eine vorteilhafte Ausführung einer kombinierten Ventilvorrichtung 1. Diese umfaßt zwei Ventileinrichtungen, eine erste Ventileinrichtung 2 und eine zweite Ventilein richtung 3, wobei die erste Ventileinrichtung 2 in der kombinierten Ventilvorrichtung 1 als Einlaßventil und die zweite Ventileinrichtung 3 als Auslaßventil fungiert, zur Steu erung der Verbindung zwischen einer nicht dargestellten Druckmittelquelle und ei nem ebenfalls nicht dargestellten Verbraucher oder einer Verbraucheranlage, sowie zur Steuerung der Druckentlastung am Verbraucher.

Beide Ventileinrichtungen - erste Ventileinrichtung 2 und zweite Ventileinrichtung 3 - sind als elektromagnetisch betätigbare Ventileinrichtungen ausgeführt. Die erste Ventileinrichtung 2, das heißt die Einlaßventileinrichtung und die zweite Ventilein richtung 3, das heißt die Auslaßventileinrichtung umfassen dazu jeweils Mittel 4.1 beziehungsweise 4.2 zur elektromagnetischen Betätigung. Die Mittel 4.1 bezie hungsweise 4.2 zur elektromagnetischen Betätigung der ersten Ventileinrichtung 2 beziehungsweise der zweiten Ventileinrichtung 3 weisen jeweils einen Betätigungs magneten 5.1 für die Mittel 4.1 zur elektromagnetischen Betätigung und 5.2 für die Mittel 4.2 zur elektromagnetischen Betätigung und einen Anker 6.1 beziehungsweise 6.2 auf.

Jede Ventileinrichtung - erste Ventileinrichtung 2 und zweite Ventileinrichtung 3 - umfaßt ein Vorsteuerventil, welches mit 8.1 für die erste Ventileinrichtung 2 und 8.2 für die zweite Ventileinrichtung 3 bezeichnet ist, und ein Hauptventil 9.1 beziehungs weise 9.2. Jedes Hauptventil 9.1 und 9.2 weist wenigstens ein Hauptventilglied 10.1 beziehungsweise 10.2 und einen ortsfesten Ventilsitz 11.1 beziehungsweise 11.2 auf, während jedes Vorsteuerventil 8.1 und 8.2 ein Vorsteuerventilglied 12.1 bezie hungsweise 12.2 und einen mit dem Anker 6.1 beziehungsweise 6.2 der Betäti gungsmagneten 5.1 beziehungsweise 5.2 gekoppelten Vorsteuerventilkörper 7.1 be ziehungsweise 7.2 umfaßt. Die Hauptventilglieder 10.1, 10.2 und die Vorsteuerventil glieder 12.1, 12.2 jeder Ventileinrichtung - erster Ventileinrichtung 2 und zweiter Ventileinrichtung 3 sind in einer baulichen Einheit 13.1 beziehungsweise 13.2 zu sammengefaßt, so daß eine Bewegung des Hauptventilgliedes 10.1 oder 10.2 in Öff nungsrichtung des Hauptventiles 9.1 beziehungsweise 9.2 zugleich eine Bewegung des Vorsteuerventilgliedes 12.1 beziehungsweise 12.2 in Schließrichtung des Vorsteuerventiles 8.1 beziehungsweise 8.2 bewirkt. Die baulichen Einheiten 13.1, 13.2 werden dabei jeweils von einem Schließkörper 14.1, 14.2 gebildet, welcher bei spielsweise ein Kolbenelement 15.1, 15.2 und einen mit dem Kolbenelement 15.1, 15.2 gekoppelten Schaft 16.1, 16.2 umfaßt, wobei die Hauptventilglieder 10.1, 10.2 jeweils von den Kolbenelementen 15.1, 15.2 und die Vorsteuerventilglieder 12.1, 12.2 vom Schaftende gebildet werden.

Jede Ventileinrichtung - erste Ventileinrichtung 2 und zweite Ventileinrichtung 3 um faßt eine Einlaßkammer 17.1 beziehungsweise 17.2 und eine Auslaßkammer 18.1 beziehungsweise 18.2, welche mit entsprechenden Anschlüssen koppelbar sind. Da bei sind die Hauptventile 9.1 und 9.2 zwischen den entsprechenden Einlaßkammern 17.1 beziehungsweise 17.2 und den Auslaßkammern 18.1 beziehungsweise 18.2 angeordnet. Jede der Kammern - Einlaßkammern 17.1, 17.2 und Auslaßkammern 18.1, 18.2 - sind mit Anschlüssen - hier einem ersten Anschluß 20.1 für die Einlaß kammer 17.1 und einem zweiten Anschluß 21.1 für die Auslaßkammer 18.1 der ers ten Ventileinrichtung 2 sowie einem ersten Anschluß 20.2 für die Einlaßkammer 17.2 und einen zweiten Anschluß 21.2 für die Auslaßkammer 18.2 der zweiten Ventilein richtung 3 - gekoppelt. Im dargestellten Fall der kombinierten Ventilvorrichtung 1 sind die Auslaßkammer 18.1 der ersten Ventileinrichtung 2 und die Einlaßkammer 17.2 der zweiten Ventileinrichtung 3 zusammengefaßt und bilden eine mit dem Verbrau cher koppelbare Arbeitskammer 19. Neben der Zusammenführung von Einlaßkam mer 17.2 der zweiten Ventileinrichtung 3 und Auslaßkammer 18.1 der ersten Ventil einrichtung 2 sind auch die damit verbundenen Anschlüsse - zweiter Anschluß 21.1 der ersten Ventileinrichtung 2 und erster Anschluß 20.2 der zweiten Ventileinrichtung 3 zu einem Anschluß 22 zusammengefaßt.

Der erste Anschluß 20.1 der ersten Ventileinrichtung 2 wird dabei von einem, mit ei ner Druckmittelquelle koppelbaren Zulauf 23 gebildet. Der zweite Anschluß 21.1 der ersten Ventileinrichtung 2 und damit der Anschluß 22 der kombinierten Ventilvor richtung 1 wird von einem Anschluß zum Verbraucher gebildet. Der erste Anschluß 20.2 der zweiten Ventileinrichtung 3 wird zum Zwecke der Druckentlastung ebenfalls vom Anschluß 22 zum Verbraucher gebildet, während der zweite Anschluß 21.2 der zweiten Ventileinrichtung 3 einen Anschluß 24 zu einem Entlastungsraum darstellt. Der Begriff Anschluß ist dabei nicht nur derart zu verstehen, daß es sich hierbei be reits um ein Element einer form- und/oder kraftschlüssigen Verbindung mit entspre chenden Leitungen handelt, der Begriff Anschluß dient hier lediglich der Wiedergabe der Funktion, d. h. die Bereitstellung der Möglichkeit einer Kopplung mit einer Druck mittelquelle, einem Verbraucher e. t. c. Das Gehäuse 25 der kombinierten Ventilvor richtung 1 weist dabei drei Anschlüsse, den Zulauf 23, welcher mit einer Druckmittel quelle koppelbar ist, den Anschluß 22 zum Verbraucher, der zur Versorgung be- und zur Entlüftung entlüftet wird und einen Anschluß 24 zur Entlüftung, welcher auch als Anschluß zur Kopplung mit einem Entlastungsraum bezeichnet wird. Denkbar ist es auch, hier im einzelnen jedoch nicht dargestellt, den zweitem Anschluß 21.1 der ersten Ventileinrichtung 2 und den ersten Anschluß 20.2 der zweiten Ventileinrich tung 3 nicht unmittelbar miteinander zu verbinden, sondern über ein, hier nicht dar gestelltes Modul, welches einen Verbindungsblock für einzelne Kanäle darstellt, und als Ausgang den Anschluß an den Verbraucher beinhaltet.

Jedem Vorsteuerventil 8.1, 8.2 ist eine Vorsteuerkammer 26.1, 26.2 zugeordnet. Die Vorsteuerkammer 26.1 ist dabei mit dem ersten Anschluß 20.1 der ersten Ventilein richtung 2, das heißt dem Zulauf 23 beziehungsweise der mit dieser gekoppelten Einlaßkammer 17.1 verbunden, während die Vorsteuerkammer 26.2 der zweiten Ventileinrichtung 3 mit dem ersten Anschluß 20.2 der zweiten Ventileinrichtung 3, welche vom Anschluß 22 zum Verbraucher gebildet wird, beziehungsweise der Ar beitskammer 19 gekoppelt ist. Die Kopplung zwischen der Einlaßkammer 17.1 der ersten Ventileinrichtung 2 und 17.2 der zweiten Ventileinrichtung 3 und der Vorsteu erkammer 26.1 beziehungsweise 26.2 erfolgt über einen im Schließkörper 14.1 be ziehungsweise 14.2 angeordneten Verbindungskanal 27.1 beziehungsweise 27.2. Dieser Verbindungskanal 27.1 beziehungsweise 27.2 ist während des Betriebes in seinem Querschnitt unveränderlich und bildet daher eine Konstantdrossel. Der Ver bindungskanal 27.1 beziehungsweise 27.2 verläuft vorzugsweise parallel zum Zulauf 23 beziehungsweise Anschluß 22 an den Verbraucher. Eine geneigte Ausführung zur Strömungsrichtung im Zulauf 23 beziehungsweise zum Anschluß an den Verbrau cher 22 ist ebenfalls denkbar, wird jedoch in der Regel nicht angestrebt. Die Kopp lung zwischen den Vorsteuerkammern 26.1 beziehungsweise 26.2 und den Vorsteu erventilen 8.1 beziehungsweise 8.2 erfolgt jeweils über wenigstens einen weiteren, sich durch die bauliche Einheit 13.1 beziehungsweise 13.2 erstreckenden Verbin dungskanal 28.1 beziehungsweise 28.2. Vorzugsweise sind der Verbindungskanal 27.1 beziehungsweise 27.2 und der Verbindungskanal 28.1, 28.2 zu einem axialen, sich durch die bauliche Einheit 13.1 beziehungsweise 13.2 erstreckenden Gemein schaftskanal 29.1 beziehungsweise 29.2 zusammengefaßt. Die Kopplung mit der Vorsteuerkammer 26.1 beziehungsweise 26.2 erfolgt in diesem Fall über einen, von der Vorsteuerkammer 26.2 beziehungsweise 26.2 sich in den Kanal 29.1 bezie hungsweise 29.2 erstreckenden Kanal 30.1 beziehungsweise 30.2.

Die Vorsteuerkammern 26.1, 26.2 sind derart angeordnet, daß über diese ein Ge gendruck zum Druck in der Einlaßkammer 17.1 am Hauptventil 9.1 beziehungsweise der Arbeitskammer 19 am Hauptventil 9.2 der zweiten Ventileinrichtung 3 erzeugt wird. Dabei wird wenigstens ein Teilbereich 31.1 der zur Einlaßkammer 17.1 ausge richteten Stirnfläche 32.1 des Hauptventiles 9.1 mit Druck aus der Einlaßkammer 17.1 beaufschlagt, während der Druck in der Vorsteuerkammer 26.1 auf der von der Einlaßkammer 17.1 weggerichteten Stirnfläche 33.1 am ersten Schließkörper 14.1 wirkt. In Analogie gilt diese Aussage auch für die zweite Ventileinrichtung 3, hier handelt es sich um den Teilbereich 31.2, welcher auf der zur Arbeitskammer 19 ge richteten Stirnfläche 32.2 vom Druck in der Arbeitskammer 19 beaufschlagt wird, während der Druck in der Vorsteuerkammer 26.2 auf der von der Arbeitskammer 19 weggerichteten Stirnfläche 33.2 wirkt.

Der Kanal 27.1 beziehungsweise 27.2 weist vorzugsweise über seine Länge einen, während des Betriebes nicht veränderlichen Querschnitt auf, so daß dieser die Funk tion einer Konstantdrossel zwischen der Einlaßkammer 17.1 und der Vorsteuerkam mer 26.1 beziehungsweise der Arbeitskammer 19 und der Vorsteuerkammer 26.2 übernimmt. Das Vorsteuerventil 8.1 beziehungsweise 8.2 ist als steuerbare Drossel einrichtung ausgeführt. Diese wird dabei jeweils von den Vorsteuerventilgliedern 12.1 und 12.2, welche mit den Hauptventilen 9.1 und 9.2, insbesondere dem Hauptventil glied 10.1 beziehungsweise 10.2 die bauliche Einheit 13.1 beziehungsweise 13.2 bilden, und Vorsteuerventilkörpern 7.1, 7.2, welche jeweils mit den Ankern 6.1, 6.2 der Betätigungsmagneten 5.1, 5.2 verbunden sind, gebildet. Im dargestellten Fall sind beide Betätigungsmagneten 5.1 beziehungsweise 5.2 im unbestromten Zustand dargestellt, wobei dieser Zustand dadurch charakterisiert ist, daß die erste Ventilein richtung 2 geschlossen ist und somit den Zulauf 23 sperrt, während die zweite Ven tileinrichtung 3 geöffnet ist, so daß zwischen dem Anschluß zum Verbraucher 22 und der Atmosphäre beziehungsweise einem Entlastungsraum 24 eine Verbindung be steht, wobei hier jedoch das Hauptventil 9.2 im geschlossenen Zustand wiedergege ben ist. Die weiteren Zustände sind durch die weiter unten folgende Funktionsbe schreibung erläutert.

Erfindungsgemäß sind neben der Integration von Konstantdrossel und steuerbarer Drossel in Form des Vorsteuerventiles 8.1 beziehungsweise 8.2 in einer baulichen Einheit 13.1 beziehungsweise 13.2 die einzelnen Elemente - Hauptventil 9.1, 9.2 und Vorsteuerventileinrichtung 8.1, 8.2 der beiden Ventileinrichtungen 2 und 3 - jeweils mittels eines wenigstens zweiteiligen Einsatzes 34.1, 34.2 im Gehäuse 25 druckmit teldicht eingspannt. Die einzelnen Einsatzteilelemente jedes zweiteiligen Einsatzes 34.1, 34.2 sind dabei jeweils mit 34.11 beziehungsweise 34.12 für den zweiteiligen Einsatz 34.1 und 34.21 beziehungsweise 34.22 für den zweiteiligen Einsatz 34.2 be zeichnet. Die Einsätze 34.1, 34.2 sind im Gehäuse 25 integriert und derart ausgelegt und angeordnet, daß diese sich an den Innenwänden 35 des Gehäuses 25 abstüt zen, insbesondere am Gehäuseinnenwandbereich 35.1 an einem Gehäusegrund element 36 sowie einem Gehäuseinnenwandbereich 35.2, welcher von einem mit dem Gehäusegrundelement 36 das Gehäuse 25 bildenden Deckelelement 37 gebil det wird. Der ortsfeste Ventilsitz 11.1 beziehungsweise 11.2 des jeweiligen Haupt ventiles 9.1 oder 9.2 wird dabei vom zweiteiligen Einsatz 34.1, 34.2, insbesondere dem ersten Einsatzteilelement 34.11 des ersten Einsatzes 34.1 beziehungsweise 34.21 der zweiten Ventileinrichtung 3 gebildet. Das erste Einsatzteilelement 34.11 des Einsatzes 34.1 der ersten Ventileinrichtung 2, welches in Strömungsrichtung vom Zulauf 23 zum Anschluß 22 zum Verbraucher vor dem zweiten Einsatzteilelele ment 34.12 angeordnet ist, weist dazu einen Vorsprung 38 auf, welcher mit wenigs tens einer Teilfläche 39 den Ventilsitz 11.1 bildet. Der Schließkörper 14.1, der in Form des Kolbenelementes 15.1 ausgeführt ist, kann mit seiner zum Zulauf 23 ge richteten Fläche 32.1 am Ventilsitz 11.1 zum Anliegen kommen. Die Vorsteuerkam mer 26.1 wird dabei zwischen dem zweiten Einsatzteilelelement 34.12 und dem Schließkörper 14.1 gebildet. Im einfachsten Fall wird dazu eine Dichteinrichtung 40.1 vorgesehen, die zum einen zwischen dem ersten Einsatzteilelelement 34.11 und dem zweiten Einsatzteilelelement 34.12 des ersten Einsatzes fixiert ist und zum an deren an der vom Zulauf 23 beziehungsweise der Einlaßkammer 17.1 weggerichte ten Stirnfläche 33.1 des Schließkörpers 14.1 befestigt ist. Die Dichteinrichtung 40.1 ist im dargestellten Fall als Membran ausgeführt und zwischen dem ersten und dem zweiten Einsatzteilelelement 34.11 beziehungsweise 34.12 befestigt. Es ist jedoch auch denkbar, daß die Dichteinrichtung 40.1 lediglich am zweiten Einsatzteilelement 34.12 des ersten Einsatzes 34.1 sowie der vom Zulauf 23 beziehungsweise der Ein laßkammer 17.1 weggerichteten Stirnfläche 33.1 des Schließkörpers 14.1 befestigt wird. Desweiteren ist zur Bildung der Vorsteuerkammer 26.1 eine weitere zweite Dichteinrichtung 41.1 vorgesehen, welche ebenfalls zwischen dem zweiten Einsatz teilelelement 34.12 des ersten Einsatzes 34.1 und dem Schließkörper 14.1 angeord net ist. Das zweite Einsatzteilelement 34.12 ist dabei derart hinsichtlich seiner Form ausgeführt, daß dieses über seine Abstützflächen 42.1 für die Dichteinrichtung 41.1 mit seiner Innenkontur 43.1 wenigstens einen Wandbereich der Vorsteuerkammer 26.1 bildet. In axialer Richtung sind die beiden Dichteinrichtungen 40.1 und 41.1 hintereinander angeordnet. Im dargestellten unbeströmten Zustand des Betäti gungsmagneten 5.1, das heißt bei geschlossener erster Ventileinrichtung 2, ist die zweite steuerbare Drosseleinrichtung in Form des Vorsteuerventiles 8.1 ebenfalls geschlossen. Das Vorsteuerventil 8.1 ist über eine leitende Verbindung mit dem Anschluß 22 an den Verbraucher verbunden. Dieser ist in Form wenigstens eines Verbindungskanales 44.1 ausgeführt, welcher in der Gehäusewand ausgebildet ist oder durch Vorsehen wenigstens einer oder mehrerer kanalartiger Durchgangsöff nungen 45.1 am ersten Einsatzteilelement 34.11 beziehungsweise 45.2 am zweiten Einsatzteilelement 34.12 gebildet wird. In Analogie gelten die Ausführungen hinsicht lich der Ausbildung der Vorsteuerkammer 26.2 und der dazu erforderlichen Dichtein richtungen auch für die zweite Ventileinrichtung 3. Allerdings ist zu berücksichtigen, daß die zweite Ventileinrichtung 3 hier ebenfalls im unbestromten Zustand der Betä tigungsmagneten 5.2 dargestellt ist, wobei dieses eine geöffnete Stellung aufweist.

Die beiden Ventileinrichtungen - erste Ventileinrichtung 2 und zweite Ventileinrich tung 3 - sind zu einer Ventilkombination in Form einer kombinierten Ventileinrichtung 1 zusammengefaßt. Die einzelnen Ventileinrichtungen 2 und 3 sind dabei vorzugs weise entsprechend der Anordnung und Ausgestaltung der einzelnen Ventile - Hauptventil und Vorsteuerventil - gleich aufgebaut und ausgelegt. Durch die Kombi nation besteht jedoch die Möglichkeit, das entweder auf ein separates Einsatzteil element verzichtet werden kann, oder diese derart ausgebildet sind, daß ein Einsatzteilelement einer Ventileinrichtung 2 oder 3 die Funktion der Trennwand zwi schen beiden Ventileinrichtungen 2 und 3 übernimmt, so daß das Einsatzteilelement der anderen Ventileinrichtung im Zwischenbereich zwischen beiden Ventileinrichtun gen nicht mehr ausgebildet sein muß. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, die Einsatzteilelemente 34.11 beziehungsweise 34.21 zu einer baulichen Einheit zu sammenzufassen. Bei diesen besonders bevorzugten Ausführungen durch Kombi nation der beiden Ventileinrichtungen kann bei der Ausgestaltung der Einsätze auf eine separate Zwischenwand zwischen den beiden Ventileinrichtungen verzichtet werden. Diesbezüglich bestehen eine Vielzahl von Möglichkeiten. Eine ist stellver tretend in der Fig. 1 verdeutlicht. Bei dieser Ausführung wird der Verbindungskanal zwischen Vorsteuerventil 8.1 und Auslaßkammer 17.2 beziehungsweise Arbeits kammer 19 vom zweiten Einsatzteilelement 34.12 der ersten Ventileinrichtung 2 und 34.22 der zweiten Ventileinrichtung 3 gebildet, und zwar durch die Anordnung beider Einsatzteilelemente zueinander. Das erste Einsatzteilelement 34.21 der zweiten Ventileinrichtung stützt dabei die beiden Einsatzteilelemente 34.12 und 34.22 ab. Diese bietet den Vorteil, daß die Dichteinrichtung 40.1 gleichzeitig als durchgängige Dichteinrichtung für die Ausbildung der zweiten Vorsteuerkammer 26.2 der zweiten Ventileinrichtung 3 genutzt wird. Der Übertritt des Fluids von den als steuerbare Drosseln ausgeführten Vorsteuerventilen 8.1 oder 8.2 zum entsprechenden Auslaß, das heißt für die Ventileinrichtung 2 zur Arbeitskammer 19 und für die Ventileinrich tung 3 zu einem Entlüftungsanschluß 24 beziehungsweise einer Entlüftungskammer erfolgt dabei über wenigstens eine Durchgangsöffnung 46 in der Dichteinrichtung 40.1 beziehungsweise 40.2. Desweiteren bildet das erste Einsatzteilelement 34.21 der zweiten Ventileinrichtung 3 gleichzeitig die Abstützfläche für die Dichteinrichtun gen 40.1 beziehungsweise 40.2.

Beide Ventileinrichtungen - erste Ventileinrichtung 2 in Form des Einlaßventiles und zweite Ventileinrichtung 3 in Form des Auslaßventiles - arbeiten nach dem gleichen Prinzip, dem Düsen-Prallplattenprinzip. Dabei werden steuerbare Widerstände zum Einstellen von Drücken verwendet.

Nachfolgend wird die Funktionsweise zuerst für die erste Ventileinrichtung 2 erläu tert. Die erste Ventileinrichtung 2 ist an den Vorratsdruck für die Einlaßkammer 17.1 angeschlossen. Durch die Konstantdrossel in Form des Verbindungskanales 27.1 im Schließkörper 14.1 herrscht dieser Vorratsdruck, das heißt der Druck in der Einlaß kammer 17.1 auch in der Vorsteuerkammer 26.1, da die steuerbare Drosseleinrich tung in Form des Vorsteuerventiles 8.1 bei unbestromtem Betätigungsmagneten 5.1 geschlossen ist. Da der in der zum Verbraucher führenden Kammer, das heißt Ar beitskammer 19, vorherrschende Druck in diesem Fall kleiner oder maximal gleich dem Druck in der Einlaßkammer 17.1 ist, bleibt bei geschlossenem Vorsteuerventil 8.1 das Hauptventil 9.1 ebenfalls geschlossen. Zur Erhöhung des Druckes in der zum Verbraucher führenden Kammer, das heißt Arbeitskammer 19, wird dabei der Betätigungsmagnet 5.2 der zweiten Ventileinrichtung 3 bestromt. Dies führt zu einem Schließen des Vorsteuerventiles 8.2 der zweiten Ventileinrichtung 3. Wird nunmehr der Betätigungsmagnet 5.1 der ersten Ventileinrichtung 2 bestromt, öffnet die steuer bare Drosseleinrichtung in Form der Vorsteuerventileinrichtung 8.1 am ersten Schließkörper 14.1. Das Fluid aus der Vorsteuerkammer 26.1 strömt über das Vor steuerventil 8.1 zur Arbeitskammer 19. Über die als Konstantdrossel ausgeführte Drosseleinrichtung in Form des Verbindungskanales 27.1 im Schließkörper 14.1 strömt Fluid aus der Einlaßkammer 17.1 nach. Aus dem Öffnungsverhältnis zwischen Konstantdrossel und Vorsteuerventil 8.1 stellt sich in der Vorsteuerkammer 26.1 ein Vorsteuerdruck ein. Die dadurch auf die Flächen des Kolbenelementes 15.1 des Schließkörpers 14.1 wirkenden Drücke und am Schließkörper 14.1 angreifenden Kräfte halten diesem im Gleichgewicht. Wird das Vorsteuerventil 8.1 dabei ganz ge öffnet, wird der Druck in der Vorsteuerkammer 26.1 sofort auf einen relativ kleinen Druck abgebaut. Das Kräftegleichgewicht am Schließkörper 14.1 ist gestört. Dadurch wird die Hauptventileinrichtung 9.1 geöffnet. Fluid strömt dabei aus der Einlaßkam mer 17.1 direkt in die Arbeitskammer 19 und damit zum Anschluß 22 an den Verbraucher. Infolge des Hubes des Schließkörpers 14.1 wird dabei am anderen En de der Öffnungshub der steuerbaren Drosseleinrichtung 8.1 reduziert. Daraus resul tiert eine stärkere Drosselung des Druckes im Vorsteuerventil 8.1. Der Schließkörper 14.1 bewegt sich dabei in Schließrichtung der ersten Ventileinrichtung 2 und drosselt das Fluid von der Einlaßkammer 17.1 zum Anschluß 22 zum Verbraucher, insbeson dere der Arbeitskammer 19 so ab, daß der Schließkörper 14.1 in einem Schwebezu stand gehalten wird. Fluid strömt in diesem Zustand von der Einlaßkammer 17.1 durch das Hauptventil 9.1 und den Bypass über die beiden Drosseln 27.1 bezie hungsweise 8.1 zum Anschluß 22 an den Verbraucher, das heißt die Arbeitskammer 19. Unter Beachtung der Stellzeiten wird der Betätigungsmagnet 5.1 der ersten Ven tileinrichtung 2 rechtzeitig wieder stromlos geschaltet und das Vorsteuerventil 8.1 dadurch rechtzeitig ganz geschlossen, was schließlich mit dem Anstieg des Druckes in der Vorsteuerkammer 26.1 zum Schließen des Hauptventiles 9.1 der ersten Ven tileinrichtung 2 führt, so daß mit dem Schließen des Hauptventiles 9.1 der vorgese hene Verbraucherdruck erreicht wird. Zum Halten des Druckes in der Arbeitskammer 19 und damit im Anschluß 22 zum Verbraucher bleibt der Betätigungsmagnet 5.2 der zweiten Ventileinrichtung bestromt und der Betätigungsmagnet der ersten Ventilein richtung 2 unbestromt.

Das Absenken des Druckes im Zulauf 22 zum Verbraucher erfolgt in ähnlicher Weise mit der zweiten Ventileinrichtung 3, insbesondere der Betätigung des Betätigungs magneten 5.2. Der Betätigungsmagnet 5.1 der ersten Ventileinrichtung 2 bleibt wäh rend dieser Phase unbestromt. Durch Absenken der Bestromung am Betätigungs magneten 5.2 der zweiten Ventileinrichtung wird das Vorsteuerventil 8.2, insbeson dere die steuerbare Drossel geöffnet und der Druck aus der Vorsteuerkammer 26.2 der zweiten Ventileinrichtung 3 reduziert. Das Hauptventil 9.2 öffnet und läßt Fluid vom Verbraucher an die Atmosphäre.

Die an den Schließkörpern 14.1 beziehungsweise 14.2 wirksamen druckbeauf schlagten Flächen bewirken in Verbindung mit der Lage und der Breite des Steuer bereiches der Vorsteuerventileinrichtung, daß in Teilbereichen eine Druckänderung in der Kammer zum Verbraucher, das heißt in der Arbeitskammer 19 nur über die Drosseln 27.1, 8.1 im Schließkörper 14.1 beziehungsweise 27.2, 8.2 im Schließkör per 14.2 erreicht wird. Dies ermöglicht eine feinfühlige Anpassung in den Grenzbe reichen.

Unter einem weiteren Aspekt der Erfindung besteht gemäß Fig. 2 die Möglichkeit, die in der Fig. 1 dargestellte Ventilkombination 1 um eine Einrichtung 47 zur Erfas sung des Druckes in der Arbeitskammer 19 zu erweitern. Dies bietet die Möglichkeit, eine Ventilkombination 1 mit Druckerfassungseinrichtung 47 als selbstständig han delbare Baueinheit 48 anzubieten, welche in Steuer- oder Regelvorrichtungen auf einfache Art und Weise integrierbar ist.

In einer Weiterentwicklung der Ausführung gemäß der Fig. 1 oder 2 erfolgt die Integration eines elektronischen Steuergerätes 49 in die kombinierte Ventileinrich tung 1. Damit besteht, wie in Fig. 3 dargestellt, die Möglichkeit der Schaffung eines Druckregelmoduls.

Bezugszeichenliste

1

Kombinierte Ventilvorrichtung

2

erste Ventileinrichtung

3

zweite Ventileinrichtung

4.1

,

4.2

Mittel zur elektromagnetischen Betätigung

5.1

,

5.2

Betätigungsmagnet

6.1

,

6.2

Anker

7.1

,

7.2

Vorsteuerventilkörper

8.1

,

8.2

Vorsteuerventil

9.1

,

9.2

Hauptventil

10.1

,

10.2

Hauptventilglied

11.1

ortsfester Sitz des Hauptventiles

9.1

11.2

ortsfester Sitz des Hauptventiles

9.2

12.1

,

12.2

Vorsteuerventilglied

13.1

,

13.2

bauliche Einheit

14.1

,

14.2

Schließkörper

15.1

,

15.2

Kolbenelement

16.1

,

16.2

Schaft

17.1

Einlaßkammer der ersten Ventileinrichtung

2

17.2

Einlaßkammer der zweiten Ventileinrichtung

3

18.1

Auslaßkammer der ersten Ventileinrichtung

2

18.2

Auslaßkammer der zweiten Ventileinrichtung

3

19

Arbeitskammer

20.1

erster Anschluß der ersten Ventileinrichtung

2

20.2

erster Anschluß der zweiten Ventileinrichtung

3

21.1

zweiter Anschluß der ersten Ventileinrichtung

2

21.2

zweiter Anschluß der zweiten Ventileinrichtung

3

22

Anschluß zum Verbraucher

23

Zulauf

24

Anschluß zum Entlastungsraum

25

Gehäuse

26.1

,

26.2

Vorsteuerkammer

27.1

,

27.2

Verbindungskanal zwischen Einlaßkammer und Vorsteuerkammer

28.1

,

28.2

Verbindungskanal zwischen Vorsteuerkammer und Vorsteuerventil

29.1

,

29.2

Gemeinschaftskanal

30.1

,

30.2

Kanal

31.1

,

31.2

Teilbereich

32.1

zur Einlaßkammer

23

gerichtete Stirnfläche am Schließkörpers

14.1

32.2

zur Arbeitskammer

19

gerichtete Stirnfläche am Schließkörper

14.2

33.1

von der Einlaßkammer

23

weggerichtete Stirnfläche am Schließkörpers

33.2

von der Arbeitskammer

19

weggerichtete Stirnfläche am Schließkörper

34.1

,

34.2

zweiteiliger Einsatz

34.11

erstes Einzelelement des zweiteiligen Einsatzes der ersten Ventilein richtung

34.12

zweites Einsatzteilelement des zweiteiligen Einsatzes der ersten Ventil einrichtung

34.21

erstes Einsatzteilelement des zweiteiligen Einsatzes der zweiten Ventil einrichtung

34.22

zweites Einsatzteilelement des zweiteiligen Einsatzes der zweiten Ven tileinrichtung

35

Innenwand

35.1

,

35.2

Innenwandbereich

36

Gehäusegrundelement

37

Deckelelement

38

Vorsprung

39

Teilfläche

40

Dichteinrichtung

41

zweite Dichteinrichtung

42.1

,

42.2

Abstützfläche

43.1

Innenkontur

44.1

,

44.2

Verbindungskanal

45.1

,

45.2

Durchgangsöffnung

46.1

,

46.2

Durchgangsöffnung an der Dichteinrichtung

47

Einrichtung zur Erfassung des Druckes

48

bauliche Einheit

49

Steuereinrichtung

Claims

1. Ventileinrichtung (2, 3),

1. 1.1 mit einem Gehäuse (25);
2. 1.2 mit einer Betätigungsvorrichtung (4.1, 4.2);
3. 1.3 mit einem, zwischen einer Einlaßkammer (17.1, 17.2) und einer Auslaßkammer (18.1, 18.2) angeordneten Hauptventil (9.1, 9.2), umfassend ein Hauptventilglied (10.1, 10.2) und einen ortsfesten Ventilsitz (11.1, 11.2);
4. 1.3 mit einer Vorsteuerkammer (26.1, 26.2);
5. 1.4 die Vorsteuerkammer (26.1, 26.2) ist über ein Vorsteuerventil (8.1, 8.2), umfassend mindestens ein Vorsteuerventilglied (12.1, 12.2) und einen mit der elektromagnetischen Betätigungsvorrichtung (4.1, 4.2) verbundenen Ventilkörper (12.1, 12.2), mit der Auslaßkammer (17.2) und über mindestens einen Verbindungskanal (27.1, 27.2) mit während des Betriebes nicht veränderbarem Kanalquerschnitt mit der Einlaßkammer (17.1, 17.2) verbunden;
6. 1.5 Hauptventilglied (10.1, 10.2) und das Vorsteuerventilglied (12, 1, 12.2) sind in einer baulichen Einheit (13.1, 13.2) zusammengefaßt, so daß eine Bewegung des Hauptventilgliedes (10.1, 10.2) in Öffnungsrichtung des Hauptventiles (9.1, 9.2) zugleich eine Bewegung des Vorsteuerventilgliedes (12.1, 12.2) in Schließrichtung des Vorsteuerventiles (8.1, 8.2) bewirkt; gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:
7. 1.6 der ortsfeste Sitz (11.1, 11.2) des Hauptventils (9.1, 9.2) wird von einem in das Gehäuse der Ventileinrichtung (2, 3) einspannbaren wenigstens zweiteiligen Einsatz (34.1, 34.2) gebildet;
8. 1.7 die Vorsteuerkammer (26.1, 26.2) ist dem Hauptventilglied (10.1, 10.2) derart zugeordnet, daß das Hauptventilglied (10.1, 10.2) wenigstens in einem Teilbereich seiner in Strömungsrichtung des Druckmittels betrachtet einander entgegengesetzt ausgerichteten Flächen (32.1, 32.2, 33.1, 33.2) jeweils vom in der Einlaßkammer (17.1, 17.2) vorherrschenden Druck und dem in der Vorsteuerkammer (26.1, 26.2) vorherrschenden Druck beaufschlagt wird;
9. 1.8 die Vorsteuerkammer (26.1, 26.2) ist über wenigstens einen, sich durch die bauliche Einheit (13.1, 13.2) erstreckenden Verbindungskanal (27.1, 27.2) je weils mit der Einlaßkammer (17.1, 17.2) und dem Vorsteuerventil (8.1, 8.2) verbunden;
10. 1.9 die Verbindung zwischen Vorsteuerventil (8.1, 8.2) und Auslaßkammer (18.1, 18.2) erfolgt über mindestens einen, außerhalb der baulichen Einheit (13.1, 13.2) im Gehäuse (25) oder im Einsatz (34.1, 34.2) angeordneten Verbin dungskanal (44.1, 44.2).

2. Ventileinrichtung (2, 3) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die bauliche Einheit (13.1, 13.2) durch Ausbildung des Hauptventilgliedes (10.1, 10.2) und des Vorsteuerventilgliedes (12.1, 12.2) an einem einteiligem Schließkörper (14.1, 14.2) erzeugt wird.

3. Ventileinrichtung (2, 3) nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

1. 3.1 der Schließkörper (14.1, 14.2) weist einen ersten kolbenartigen Endbereich (15.1, 15.2) und einen an diesen anschließenden Schaft (16.1, 16.2) auf;
2. 3.2 der kolbenartige Endbereich (15.1, 15.2) bildet das Hauptventilglied (10.1, 10.2);
3. 3.3 das Vorsteuerventilglied (12.1, 12.2) wird vom vom kolbenartigen Endbereich (15.1, 15.2) wegweisenden Endbereich des Schaftes (16.1, 16.2) gebildet.

4. Ventileinrichtung (2, 3) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn zeichnet, daß an den miteinander in Wirkverbindung tretenden Flächenberei chen von Hauptventilglied (10.1, 10.2) oder Hauptventilsitz (11.1, 11.2) und/oder Vorsteuerventilglied (12.1, 12.2) oder Vorsteuerkörper (7.1, 7.2) Dichteinrichtungen angeordnet sind.

5. Ventileinrichtung (2, 3) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn zeichnet, daß der im Gehäuse (25) vorspannbar einsetzbare Einsatz (34.1, 34.2) mehrteilig ausgeführt ist, umfassend mindestens ein in Strömungsrich tung des Druckmittels von der Einlaßkammer (17.1, 17.2) aus betrachtet ers tes Einsatzteilelement (34.11, 34.21) und ein diesem nachgeordnetes zweites Einsatzteilelement (34.12, 34.22).

6. Ventileinrichtung (2, 3) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der ortsfeste Hauptventilsitz (11.1, 11.2) am ersten Einsatzteilelement (34.11, 34.21) ausgebildet ist.

7. Ventileinrichtung (2, 3) nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Einsatzteilelement (34.11, 34.21) einen ersten sich in axialer Rich tung erstreckenden Bereich, welcher an der Gehäuseinnenwand (35) zum An liegen kommt und einen zweiten, sich in die Einlaßkammer (17.1, 17.2) erstre ckenden Bereich (38) aufweist, der den Hauptventilsitz (11.1, 11.2) bildet.

8. Ventileinrichtung (2, 3) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekenn zeichnet, daß die Vorsteuerkammer (26.1, 26.2) von einem zwischen der bau lichen Einheit (1.3.1, 13.2) und dem Einsatz (34.1, 34.2) vorhandenen Zwi schenraum, welcher durch das Vorsehen zweier Dichteinrichtungen - einer ersten Dichteinrichtung (40.1, 40.2) und einer zweiten Dichteinrichtung (41.1, 41.2) - zwischen baulicher Einheit (13.1, 13.2) und dem Einsatz (34.1, 34.2) begrenzt wird, gebildet wird.

9. Ventileinrichtung (2, 3) nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:

1. 9.1 die Vorsteuerkammer (26.1, 26.2) wird vom zweiten Einsatzteilelement (34.12, 34.22) des Einsatzes (34.1, 34.2) und der baulichen Einheit (13.1, 13.2) aus Hauptventilglied (10.1, 10.2) und Vorsteuerventilglied (12.1, 12.2) begrenzt;
2. 9.2 zwischen dem zweiten Einsatzteilelement (34.12, 34.22) und der baulichen Einheit (13.1, 13.2) sind die erste und zweite Dichteinrichtung (40.1, 40.2, 41.1, 41.2) angeordnet.

10. Ventileinrichtung (2, 3) nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:

1. 10.1 die erste Dichteinrichtung (40.1, 40.2) ist als Membran ausgeführt, welche an der von der Einlaßkammer (17.1, 17.2) weggerichteten Stirnfläche (33.1, 33.2) des Hauptventilgliedes (10.1, 10.2) befestigt ist und an einem der beiden Einsatzteilelemente (34.11, 34.12, 34.21, 34.22) oder zwischen erstem (34.11, 34.12) und zweitem Einsatzteilelement (34.21, 34.22) eingespannt ist;
2. 10.2 die zweite Dichteinrichtung (41.1, 41.2) zwischen baulicher Einheit (13.1, 13.2) und zweitem Einsatzteilelement (34.12, 34.22) umfaßt mindestens einen O- Ring.

11. Ventileinrichtung (2, 3) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekenn zeichnet, daß die Vorsteuerkammer (26.1, 26.2) mit dem Vorsteuerventil (8.1, 8.2) über mindestens einen Verbindungskanal (28.1, 28.2) verbunden ist.

12. Ventileinrichtung (2, 3) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekenn zeichnet, daß die Verbindungskanäle zwischen Vorsteuerkammer (26.1, 26.2) und Einlaßkammer (17.1, 17.2) und Vorsteuerkammer (26.1, 26.2) und Vor steuerventil (8.1, 8.2) in mindestens einem axial durch die bauliche Einheit geführten Kanal (29.1, 29.2), welcher sich von der der Einlaßkammer (17.1, 17.2) zugewandten Stirnseite (32.1, 32.2) des Hauptventilgliedes (10.1, 10.2) durch die bauliche Einheit (13.1, 13.2) bis zum Endbereich des Schaftes (16.1, 16.2) erstreckt und mit mindestens einem in die Vorsteuerkammer (26.1, 26.2) mündenden Kanal (30.1, 30.2) gekoppelt ist.

13. Ventileinrichtung (2, 3) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekenn zeichnet, daß die Betätigungseinrichtung (4.1, 4.2) mindestens einen Betäti gungsmagneten (5.1, 5.2) und einen, mit diesem gekoppelten Anker (6.1, 6.2) umfaßt.

14. Ventileinrichtung (2, 3) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Betätigungsmagnet (5.1, 5.2) eine ansteigende Hub- /Stromcharakteristik aufweist, also ziehend ist.

15. Ventileinrichtung (2, 3) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Betätigungsmagnet (5.1, 5.2) eine abfallende Hub-/Stromcharakteristik aufweist, also drückend ist.

16. Ventileinrichtung (2, 3) nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Einsatz (34.1, 34.2) und den Gehäusewänden (35) jeweils eine Dichteinrichung vorgesehen ist.

17. Ventileinrichtung (2, 3) nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaßkammer (17.1) mit einer Druckmittelquelle verbindbar ist und die Auslaßkammer (18.1) eine Arbeitskammer (19) bildet, welche mit einem Verbraucher koppelbar ist.

18. Ventileinrichtung (2, 3) nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaßkammer (17.2) von einer Arbeitskammer (19), die mit einem Verbraucher koppelbar ist, gebildet wird und die Auslaßkammer (18.2) mit einem Entlastungsraum verbindbar ist.

19. Kombinierte Ventilvorrichtung (1)

1. 19.1 mit einer ersten Ventileinrichtung (2) gemäß Anspruch 17;
2. 19.2 mit einer zweiten Ventileinrichtung (3) gemäß Anspruch 18.

20. Kombinierte Ventilvorrichtung (1) nach Anspruch 19, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:

1. 20.1 mit mindestens drei, mit den Kammern (17.1, 17.2, 18.1, 18.2) der Ventileinrichtungen (2, 3) gekoppelten Anschlüssen (23, 22, 24);
2. 20.2 die Einlaßkammer (17.1) der ersten Ventileinrichtung (2) ist mit einer Druck mittelquelle koppelbar;
3. 20.3 die Auslaßkammer (18.1) der ersten Ventileinrichtung (2) und die Einlaßkam mer (17.2) der zweiten Ventileinrichtung (3) sind mit mindestens einem Verbraucher koppelbar;
4. 20.4 die Auslaßkammer (18.2) der zweiten Ventileinrichtung (3) wird von einer Entlastungskammer gebildet, welche mit einem Entlastungsraum gekoppelt ist.

21. Kombinierte Ventilvorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaßkammer (17.2) der zweiten Ventileinrichtung (3) und die Aus laßkammer (18.1) der ersten Ventileinrichtung (2) von einer Arbeitskammer (19) gebildet werden, welche beiden Ventileinrichtungen (2, 3) zugeordnet ist und die über mindestens einen Anschluß (22) mit einem oder mehreren Verbrauchern koppelbar ist.

22. Kombinierte Ventilvorrichtung (1) nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlüsse (22) zum Verbraucher in einem Block zusammengefaßt sind.

23. Kombinierte Ventilvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 19 bis 22, da durch gekennzeichnet, daß die Betätigungsvorrichtung (4.1, 4.2) und die Schließkörper (14.1, 14.2) der beiden Ventileinrichtungen (2, 3) identisch auf gebaut und dimensioniert sind.

24. Kombinierte Ventilvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 19 bis 23, da durch gekennzeichnet, daß die Einsatzteilelemente (34.11, 34.12, 34.21, 34.22) der beiden Ventileinrichtungen (2, 3) derart aufgebaut und ausgelegt sind, daß diese sich gegeneinander abstützen.

25. Kombinierte Ventilvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 19 bis 24, da durch gekennzeichnet, daß die Zwischenwand zwischen beiden Ventilein richtungen (2, 3) jeweils von einem der Einsatzteilelemente (34.11, 34.12, 34.21, 34.22) der beiden Ventileinrichtungen (2, 3) gebildet wird.

26. Kombinierte Ventilvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 19 bis 25, da durch gekennzeichnet, daß beide Ventileinrichtungen (2, 3) eine gemeinsame Membran zur Begenzung der Vorsteuerkammern (26.1, 26.2) zwischen den Schließkörpern(14.1, 14.2) und den Einsätzen (34.1, 34.2) aufweisen.

27. Kombinierte Ventilvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 19 bis 26, da durch gekennzeichnet, daß in der Arbeitskammer (19) eine Einrichtung (47) zur Erfassung des Druckes angeordnet ist.

28. Kombinierte Ventilvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 19 bis 27, da durch gekennzeichnet, daß diese mit einem Steuergerät (49) eine bauliche Einheit bildet.