DE102010025078B4

DE102010025078B4 - Einrichtung zum Entlüften einer von einer Druckquelle zu einem Verbraucher führenden Hydraulikleitung

Info

Publication number: DE102010025078B4
Application number: DE102010025078.3A
Authority: DE
Inventors: Thomas Jacob; Dieter Maisch; Roland Meyer
Original assignee: Volkswagen AG; Hilite Germany GmbH
Current assignee: Volkswagen AG; Hilite Germany GmbH
Priority date: 2010-06-25
Filing date: 2010-06-25
Publication date: 2022-07-21
Anticipated expiration: 2030-06-26
Also published as: DE102010025078A1

Abstract

Einrichtung zum Entlüften einer von einer Druckquelle zu einem Verbraucher führenden Hydraulikleitung (3), die ein zwischen einem drucklosen und einem unter einem Druck stehenden Zustand wechselndes Hydraulikfluid enthält, mit einem Entlüftungsventil (8), das eine Eingangsöffnung (24) aufweist, die in fluidischer Verbindung mit der Hydraulikleitung (3) steht, und einen Leitungsabschnitt (9), ein Ventilglied (10), einen ersten Ventilsitz (11) und einen zweiten Ventilsitz (12) umfasst, wobei das Ventilglied (10) im Leitungsabschnitt (9) bewegbar ist zwischen einer ersten Position, in welcher es am ersten Ventilsitz (11) hydraulikfluidundurchlässig anliegt, und einer zweiten Position, in welcher es am zweiten Ventilsitz (12) anliegt, wobei das Entlüftungsventil (8) ein Kraftelement zur Kraftbeaufschlagung des Ventilgliedes (10) derart aufweist, dass das Ventilglied (10) bei druckloser Hydraulikleitung (3) und das durch sich im Leitungsabschnitt (9) befindende Hydraulikfluid gegen den zweiten Ventilsitz (12) gedrängt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Entlüftungsventil (8) einen Überlauf aufweist, welcher siphonartig eine Ölfüllung (18) in einem Bereich (17) des Leitungsabschnitts (9) zwischen dem ersten und dem zweiten Ventilsitz (11, 12) gewährleistet.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Entlüften einer von einer Druckquelle zu einem Verbraucher führenden Hydraulikleitung, die ein zwischen einem drucklosen und einem unter einem Druck stehenden Zustand wechselndes Hydraulikfluid enthält, mit einem Entlüftungsventil, das eine Eingangsöffnung aufweist, die in fluidischer Verbindung mit der Hydraulikleitung steht, und einen Leitungsabschnitt, ein Ventilglied, einen ersten Ventilsitz und einen zweiten Ventilsitz umfasst, wobei das Ventilglied im Leitungsabschnitt bewegbar ist zwischen einer ersten Position, in welcher es am ersten Ventilsitz hydraulikfluidundurchlässig anliegt, und einer zweiten Position, in welcher es am zweiten Ventilsitz anliegt.
Bei einer derartigen Einrichtung, wie sie beispielsweise im Dokument EP 0 924 397 A1 beschrieben ist, ist es bekannt, vor dem Entlüftungsventil eine Expansionskammer anzuordnen, in der sich im Hydraulikfluid befindliche Gasbläschen sammeln können.
Aus der JP 2008-1 06 792 A ist ein weiteres Entlüftungsventil mit einem kugelförmigen Ventilglied zu entnehmen, welches in einem Leitungsabschnitt zwischen einer ersten Position und einer zweiten Position bewegbar ist.
Die EP 1 344 949 B1 beschreibt eine Ventileinrichtung zur Be- und Entlüftung eines Kolbenraums eines Stellzylinders mit einem als magnetbetätigtes Wegeventil ausgebildeten Belüftungsventil, einem als magnetbetätigtes Wegeventil ausgebildeten Entlüftungsventil sowie einem Rückschlagventil.
Der GB 24 20 167 A ist ein Entlüftungsventil für eine Wasserleitung mit einem kugelförmigen Ventilglied zu entnehmen. Mittels des Ventilglieds ist eine Öffnung des Entlüftungsventils verschließbar.
Solange sich das Hydraulikfluid in der Hydraulikleitung unter Druck befindet, wird das Ventilglied fest auf seinen Ventilsitz gepreßt und hält den Durchgang zur Atmosphäre verschlossen. Ein Entlüften kann nur bei drucklosem Hydraulikfluid in der Hydraulikleitung stattfinden, wenn das Ventilglied durch seine Schwerkraft von dem Ventilsitz abgehoben ist.
In diesem Zustand kann aber auch Luft von außen durch das Entlüftungsventil in die Hydraulikleitung eindringen, so dass die Entlüftungsfunktion dieser Einrichtung nur eingeschränkt erfolgt.
Aufgabe der Erfindung ist es daher eine Einrichtung zum Entlüften einer von einer Druckquelle zu einem Verbraucher führenden Hydraulikleitung zu schaffen, welche eine wesentlich verbesserte Entlüftung des Hydraulikfluids ermöglicht und ein Ansaugen von Luft über das Entlüftungsventil verhindert.
Diese Aufgabe wird durch eine Einrichtung zum Entlüften einer von einer Druckquelle zu einem Verbraucher führenden Hydraulikleitung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen charakterisiert.
Die Hydraulikleitung ist bevorzugt Teil eines Getriebes oder einem Getriebe zugeordnet, bevorzugt in einem Kraftfahrzeug. Das Hydraulikfluid kann ein Öl sein.
Das Ventilglied liegt bei druckloser Leitung kraftbeaufschlagt am zweiten Ventilsitz an. Am zweiten Ventilsitz befindet sich das Ventilglied in einer Absperrlage, auch als Leitungsabsperrlage bezeichnet. Anders ausgedrückt, das Ventilglied ist derart von einer Kraft, bevorzugt eine Federkraft, beaufschlagt, dass das Ventilglied bei druckloser Hydraulikleitung am zweiten Ventilsitz in Anlage ist. Das Ventilglied ist in dem Leitungsabschnitt bis zum ersten Ventilsitz bewegbar geführt. Auch am ersten Ventilsitz befindet sich das Ventilglied in einer Absperrlage, auch als Atmosphärenabsperrlage bezeichnet.
Durch diese Ausbildung wird der Ventilsitz nicht nur bei unter Druck befindlichem Hydraulikfluid durch Anlage des Ventilglieds an dem ersten Ventilsitz, sondern auch bei drucklosem Hydraulikfluid durch Anlage des Ventilglieds mittels der vom Kraftelement aufgebrachten Kraft an dem zweiten Ventilsitz geschlossen gehalten.
Liegt bei unter Druck befindlichem Hydraulikfluid Gas vor dem Schließglied an, umströmt dieses das Ventilglied. In bevorzugter Ausführungsform weist der Leitungsabschnitt eine eng das Ventilglied umgebende Wandung auf, so dass das Gas das Ventilglied in dem Spalt zwischen der Wandung des Leitungsabschnitts und dem Ventilglied umströmt. Sobald Hydraulikfluid am Ventilglied anliegt, kann dieses aufgrund seiner größeren Viskosität nicht durch den Spalt das Ventilglied umströmen.
Das das Ventilglied umströmende Gas führt zu einem kurzzeitigen Einbruch des Drucks vor dem Ventilglied. Dieser kurze Druckeinbruch reicht aus, dass das Ventilglied durch die Kraft kurzzeitig vom ersten Ventilsitz abgehoben wird und das Gas in den mit der Atmosphäre verbundenen Raum strömen kann.
Es kann also auch während des unter Druck stehenden Hydraulikfluids eine Entlüftung erfolgen.
Baut sich nach vorher drucklosem Hydraulikfluid ein Druck des Hydraulikfluids auf, hebt das Ventilglied vom zweiten Ventilsitz ab und das vor dem Ventilglied befindliche Gas kann das Ventilglied umströmen, um über den Durchgang am ersten Ventilsitz in den mit der Atmosphäre verbundenen Raum zu strömen, bevor der erste Ventilsitz von dem Ventilglied verschlossen wird.
Durch den bei drucklosem Hydraulikfluid verschlossenen Durchgang des zweiten Ventilsitzes wird vorteilhaft verhindert, dass über das Entlüftungsventil Luft von außen in die Hydraulikleitung gesaugt werden kann.
Dies wäre der Fall, wenn das Entlüftungsventil sich an dem höchsten Punkt der Hydraulikleitung befinden würde. Wäre dann das Entlüftungsventil nicht absolut dicht, könnte das System, dessen Teil die Hydraulikleitung ist, Luft über das Entlüftungsventil ansaugen und zum Beispiel durch Leckage an Hydraulikventilen des Systems leerlaufen.
Ein Ansaugen von Luft kann auch dadurch erfolgen, dass das Hydraulikfluid durch Abkühlen seine Dichte verringert.
Erfindungsgemäß weist das Entlüftungsventil einen Überlauf auf, welcher siphonartig eine Ölfüllung in einem Bereich des Leitungsabschnitts zwischen dem ersten und dem zweiten Ventilsitz gewährleistet.
Der hinter dem ersten Ventilsitz liegende Leitungsabschnitt ist immer mit Hydraulikfluid gefüllt. Dieser Leitungsabschnitt liegt vorzugsweise innerhalb eines Ventilgehäuses des Entlüftungsventils, das teilweise oder sogar komplett mit Hydraulikfluid gefüllt sein kann. Dabei fungiert das Entlüftungsventil als Siphon. Das Hydraulikfluid strömt an der höchsten Stelle aus dem Entlüftungsventil aus. Das Entlüftungsventil bleibt mit Hydraulikfluid befüllt.
Damit wird die Dichtheit am zweiten Ventilsitz sichergestellt. Da dadurch an der dem ersten Ventilsitz zugewandten Seite des Ventilglieds immer Hydraulikfluid anliegt, muß der zweite Ventilsitz bei Auflage des Ventilglieds nur gegen Hydraulikfluid dicht sein, während eine Gasdichtheit nicht erforderlich ist. Damit kann das Entlüftungsventil dort mit geringen geometrischen Toleranzen und Oberflächenanforderungen ausgebildet sein, was mit entsprechenden Kostenvorteilen einhergeht
Vom Entlüftungsventil zu dem mit der Atmosphäre verbundenen Raum führt der Überlauf, der oberhalb des ersten Ventilsitzes angeordnet ist. Dieser Überlauf kann beispielsweise als Querbohrung ausgeführt sein. Der mit der Atmosphäre verbundene Raum ist beispielsweise ein Ölsumpf.
Erstreckt sich der Leitungsabschnitt vertikal mit oben liegendem ersten Ventilsitz, so erfolgt bei Hydraulikfluid in dem ausgangsseitigen Bereich des Leitungsabschnitts auch bei nicht absoluter Dichtheit am Durchgang des zweiten Ventils kein Ansaugen von Luft, sondern nur von Hydraulikflüssigkeit in die Hydraulikleitung.
Es ist aber auch möglich, dass sich der Leitungsabschnitt horizontal erstreckt. Um die Siphonfunktion zu gewährleisten, ist darauf zu achten, dass der Überlauf - beispielsweise als Querbohrung ausgeführt - in Einbaulage vertikal nach oben ausgerichtet ist.
Vorzugsweise ist das Ventilglied kugelförmig ausgebildet, so dass die Kugel unabhängig von der Orientierung des Entlüftungsventils gegenüber der Horizontalen immer auf dem ersten Ventilsitz und auf dem zweiten Ventilsitz zur Auflage kommen kann.
In einer anderen Ausbildung kann das Ventilglied ein Absperrkolben, beispielsweise in Form eines Doppelkegels, sein, der an seinen den Ventilsitzen zugewandten Seiten Dichtflächen aufweist.
Eine gute Dichtfunktion wird dadurch erreicht, dass der erste und/oder der zweite Ventilsitz als Kegelsitz ausgebildet ist.
Dazu sind vorzugsweise die Dichtflächen des Absperrkolbens konisch ausgebildet.
Zur Kraftbeaufschlagung mit geringer Kraft kann das Ventilglied von einer vorgespannten Druckfeder, zum Beispiel einer Schraubendruckfeder, in seine Leitungsabsperrlage beaufschlagt sein.
Eine sehr effektive Entlüftung der Hydraulikleitung sowie gegebenenfalls eines damit verbundenen Hydrauliksystems wird dadurch erreicht, dass das Entlüftungsventil an der höchsten Stelle der Hydraulikleitung angeordnet ist.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben. Die einzige Figur der Zeichnung zeigt eine Prinzipdarstellung eines Hydraulikkreislaufs für zwei Verbraucher, welche Stellglieder 21, 22 eines Doppelkupplungsgetriebes für ein Kraftfahrzeug sind. Dieses Doppelkupplungsgetriebe weist ein Entlüftungsventil 8 auf.
Dabei ist eine Pumpe 1 vorgesehen, die Öl aus einem mit der Atmosphäre verbunden Behälter 2 ansaugt, das über eine Hydraulikleitung 3 unter Druck den beiden Stellgliedern 21, 22 zuleitbar ist. Dabei ist ein Druckspeicher 26 vorgesehen, der gegebenenfalls über ein Speicherladeventil intermittierend von der Pumpe 1 befüllt wird.
Jedes dieser beiden Stellglieder 21, 22 betätigt eine Kupplung einer nicht näher dargestellten Doppelkupplung.
In der Hydraulikleitung 3 zu den Stellgliedern 21, 22 sind elektromagnetisch betätigte 4/3-Wegeventile 4a, 4b angeordnet, durch dieRückläufe 5 von den Stellgliedern 21, 22 steuerbar sind. Das 4/3-Wegeventil 4 ist dabei in einer Sperr-Mittelstellung dargestellt.
Den 4/3-Wegeventilen 4a, 4b vorgeschaltet sind federbelastete Rückschlagventile 6, die ein Zurückströmen von den Stellgliedern 21, 22 zur Pumpe 1 sperren.
Von den 4/3-Wegeventilen 4a, 4b gehen jeweils zwei Arbeitsanschlüsse A1, B1 bzw. A2, B2 ab, die zu den beiden Stellgliedern 21, 22 führen. Dabei ist jedes Stellglied 21, 22 als doppeltwirkender Zylinder ausgeführt. Mit dem ersten Arbeitsanschluss A1 bzw. A2 wird ein Kolben des Zylinders ausgerückt. Hingegen wird mit dem zweiten Arbeitsanschluss B1 bzw. B2 der Kolben des Zylinders eingerückt.
Die Stellglieder 21, 22 sind in Einbaulage oberhalb der 4/3-Wegeventile 4a, 4b angeordnet. Oberhalb der beiden Stellglieder 21, 22 ist das Entlüftungsventil 8 angeordnet. Dabei weisen die beiden Stellglieder 21, 22 an den höchsten Stellen von deren Druckräumen Abgangsleitungen 23 auf, die in eine Eingangsöffnung 24 des Entlüftungsventils 8 führen.
Das Entlüftungsventil 8 weist innerhalb eines Ventilsgehäuses 25 einen sich vertikal erstreckenden Leitungsabschnitt 9 größeren Durchmessers auf.
In dem Leitungsabschnitt 9 ist ein als Kugel 10 ausgebildetes Ventil zwischen einem oberen ersten Ventilsitz 11 und einem unteren zweiten Ventilsitz 12 bewegbar geführt.
Beide Ventilsitze 11 und 12 sind als Kegelsitze ausgebildet. Zwischen der zylindrischen Wandung 13 des Leitungsabschnitts 9 und der Kugel 10 befindet sich ein Spalt 14, der so bemessen ist, dass er gasdurchlässig aber gleichzeitig hydraulikfluidundurchlässig ist.
Die Kugel 10 ist von einer Schraubendruckfeder 15 als Kraftelement geringer Kraft in Richtung auf den zweiten Ventilsitz 12 beaufschlagt. Das Kraftelement, hier die Schraubendruckfeder 15, übergreift den ersten Ventilsitz 11 in einer ringförmigen Nut. Auf diese Weise wird vorteilhaft eine kompakte Bauform des erfindungsgemäßen Entlüftungsventils erreicht.
Wird von der Pumpe 1 kein Öl gefördert, so dass die Hydraulikleitung 3 drucklos ist, befindet sich die Kugel 10 in der Leitungsabsperrlage in Anlage am zweiten Ventilsitz 12.
In dem Öl der Abgangsleitungen 23 befindliche Gasbläschen können sich in dem Bereich 16 vor dem zweiten Ventilsitz 12 sammeln.
Der Bereich 17 des Leitungsabschnitts 9, der sich zwischen der Kugel 10 und dem ersten Ventilsitz 11 befindet, ist immer mit einer Ölfüllung 18 gefüllt. Überschreitet dieses Öl im Bereich 17 eine mittels Überlauf definierte Menge, so fließt das Öl über eine Verbindung 7 zum Behälter 2 zurück.
Dadurch kann von dem Behälter 2 her keine Luft in den Leitungsabschnitt 9 und zur Kugel 10 hin gelangen, so dass eine solche Luft auch nicht über den Spalt 14 auf die dem zweiten Ventilsitz zugewandte Seite der Kugel 10 kommen kann. Dies wird siphonartig durch die Ölfüllung 18 verhindert.
Geht nun die Pumpe 10 in Betrieb und baut einen Druck in der Hydraulikleitung 3 beziehungsweise im Druckspeicher 26 auf, hebt dieser Druck gegen die Kraft der Schraubendruckfeder 15 die Kugel 10 vom zweiten Ventilsitz ab und bewegt sie von ihrer Leitungsabsperrlage in ihre an dem ersten Ventilsitz 11 anliegende und dessen Durchgang 19 absperrende Atmosphärenabsperrlage.
Während des Bewegungsweges von der den Durchgang 20 des zweiten Ventilsitzes 12 absperrenden Leitungsabsperrlage in die Atmosphärenabsperrlage kann das sich im Bereich 16 abgesammelte Gas durch den Spalt 14 an der Kugel 10 vorbei und durch den Durchgang 19 des ersten Ventilsitzes 11 zu der zum Behälter 2 führenden Verbindung und zum Behälter 2 gelangen bevor die Kugel 10 an dem ersten Ventilsitz 11 zur Auflage kommt.
Ein Umströmen der Kugel 10 von Öl wird durch die geringe Breite des Spaltes 14 verhindert, die für das Medium Öl höherer Viskosität als Gas undurchlässig ist.
Beim Druckabbau in der Hydraulikleitung 3 wird die Kugel 10 durch die Schraubendruckfeder wieder in ihre auf dem zweiten Ventilsitz 12 aufliegende Leitungsabsperrlage bewegt.
Anstelle von zwei Stellgliedern 21, 22 können auch mehr oder nur ein Stellglied vorgesehen sein.
Neben der bevorzugten Ausführungsform, in welcher die Stellglieder 21, 22 die Kupplungen einer Doppelkupplung betätigen, gibt es noch weitere Verwendungsmöglichkeiten: Es können beispielsweise in anderen Ausführungsformen auch Gangsteller des Getriebes oder eine Quer- oder Längsdifferentialkupplung eines Differentialgetriebes betätigt werden.
Anstelle des 4/3-Wegeventils sind andere Ventilbauformen möglich. Beispielsweise ist auch ein 3/2-Wegeventil möglich. Es können auch Wegeventile zusammengefasst werden.
Bezugszeichenliste

1: Pumpe
2: Behälter
3: Hydraulikleitung
4: Wegeventil
5: Rücklauf
6: Rückschlagventil
7: Verbindung
8: Entlüftungsventil
9: Leitungsabschnitt
10: Kugel
11: erster Ventilsitz
12: zweiter Ventilsitz
13: Wandung
14: Spalt
15: Schraubendruckfeder
16: Bereich
17: Bereich
18: Ölfüllung
19: Durchgang
20: Durchgang
21: Stellglied
22: Stellglied
23: Abgangsleitungen
24: Eingangsöffnung
25: Ventilgehäuse
26: Druckspeicher
27: Querbohrung

Claims

Einrichtung zum Entlüften einer von einer Druckquelle zu einem Verbraucher führenden Hydraulikleitung (3), die ein zwischen einem drucklosen und einem unter einem Druck stehenden Zustand wechselndes Hydraulikfluid enthält, mit einem Entlüftungsventil (8), das eine Eingangsöffnung (24) aufweist, die in fluidischer Verbindung mit der Hydraulikleitung (3) steht, und einen Leitungsabschnitt (9), ein Ventilglied (10), einen ersten Ventilsitz (11) und einen zweiten Ventilsitz (12) umfasst, wobei das Ventilglied (10) im Leitungsabschnitt (9) bewegbar ist zwischen einer ersten Position, in welcher es am ersten Ventilsitz (11) hydraulikfluidundurchlässig anliegt, und einer zweiten Position, in welcher es am zweiten Ventilsitz (12) anliegt, wobei das Entlüftungsventil (8) ein Kraftelement zur Kraftbeaufschlagung des Ventilgliedes (10) derart aufweist, dass das Ventilglied (10) bei druckloser Hydraulikleitung (3) und das durch sich im Leitungsabschnitt (9) befindende Hydraulikfluid gegen den zweiten Ventilsitz (12) gedrängt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Entlüftungsventil (8) einen Überlauf aufweist, welcher siphonartig eine Ölfüllung (18) in einem Bereich (17) des Leitungsabschnitts (9) zwischen dem ersten und dem zweiten Ventilsitz (11, 12) gewährleistet.
Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Leitungsabschnitt (9) eine Wandung derart aufweist, dass ein zwischen dem Ventilglied (10) und der Wandung gebildeter Spalt (14) gasdurchlässig und hydraulikfluidundurchlässig ist.
Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilsitz (11) eine Querbohrung (27) als Überlauf aufweist, welche auf einer dem zweiten Ventilsitz (12) abgewandten Seite des ersten Ventilsitzes (11) angeordnet ist.
Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Leitungsabschnitt (9) vertikal mit obenliegendem ersten Ventilsitz (11) erstreckt.
Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilglied (10) kugelförmig ist.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilglied (10) ein Absperrkolben ist, der an seinen Stirnseiten Dichtflächen aufweist.
Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und/oder der zweite Ventilsitz (11, 12) als Kegelsitze ausgebildet sind.
Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtflächen des Absperrkolbens konisch ausgebildet sind.
Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftelement eine Schraubendruckfeder (15) ist.
Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Entlüftungsventil (8) an der höchsten Stelle der Hydraulikleitung (3) angeordnet ist.