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Die Erfindung betrifft eine Ventileinrichtung mit einem Hauptventil und einem Vorsteuerventil, das einen Schließkörper umfasst, der durch eine Magneteinrichtung mit einem Anker betätigbar ist, um einen ersten Druckanschluss der Ventileinrichtung mit einem zweiten Druckanschluss der Ventileinrichtung zu verbinden.
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Stand der Technik
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Bei der Ventileinrichtung handelt es sich zum Beispiel um ein Hauptstromventil in einem Hydraulikhybridantriebsstrang eines Kraftfahrzeugs. In dem Hydraulikhybridantriebsstrang ist wenigstens eine Hydraulikmaschine, die auch als Hydrostat bezeichnet wird, an den ersten Druckanschluss der Ventileinrichtung angeschlossen. Die Hydraulikmaschine kann direkt oder über weitere hier nicht angeführte Hydraulikkomponenten, in einem Sonderfall auch über eine weitere vergleichbare Ventileinrichtung, an den ersten Druckanschluss der Ventileinrichtung angeschlossen sein. An den zweiten Druckanschluss der Ventileinrichtung sind ein hydraulischer Druckspeicher oder/und ein zweiter Hydrostat angeschlossen. Der hydraulische Druckspeicher kann direkt oder über weitere hier nicht angeführte Hydraulikkomponenten an den zweiten Druckanschluss der Ventileinrichtung angeschlossen sein. Der Druck in dem hydraulischen Druckspeicher, also am zweiten Druckanschluss, kann größer oder kleiner sein als an einem Ausgang der Hydraulikmaschine, also dem ersten Druckanschluss, entsprechend der gewählten Betriebsstrategie des Hydraulikhybridantriebsstrangs. Durch Bestromen der Magneteinrichtung wird das Hauptventil über das Vorsteuerventil geöffnet, wobei ein Dichtelement aus seiner Schließstellung in eine Öffnungsstellung bewegt wird. Wenn die Magneteinrichtung nicht bestromt wird, dann ist das Dichtelement, zum Beispiel durch eine Schließfeder, in seine Schließstellung vorgespannt. Der umgekehrte Fall ist ebenfalls möglich.
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Offenbarung der Erfindung
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Ventileinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zu schaffen, die einfach aufgebaut und kostengünstig herstellbar ist.
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Die Aufgabe ist bei einer Ventileinrichtung mit einem Hauptventil und einem Vorsteuerventil, das einen Schließkörper umfasst, der durch eine Magneteinrichtung mit einem Anker betätigbar ist, um einen ersten Druckanschluss der Ventileinrichtung mit einem zweiten Druckanschluss der Ventileinrichtung zu verbinden, dadurch gelöst, dass ein Ankerteil durch eine Ventilfeder in eine Öffnungsstellung gegen den Anker vorgespannt ist, durch den das Ankerteil in eine Schließstellung bewegbar ist. Das Vorsteuerventil der erfindungsgemäßen Ventileinrichtung ist normalerweise geöffnet. Dabei wird das Ankerteil, das vorzugsweise mit dem Schließkörper kombiniert ist, durch die Ventilfeder in der Öffnungsstellung gehalten, solange eine elektromagnetische Spule der Magneteinrichtung nicht bestromt ist. Wenn die elektromagnetische Spule der Magneteinrichtung bestromt ist, dann wird das Ankerteil entgegen der Vorspannkraft der Ventilfeder in seine Schließstellung bewegt.
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Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Ventileinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Ankerteil mit dem Schließkörper kombiniert ist, der einen Ventilsitzdurchmesser verschließt, wenn sich das Ankerteil in seiner Schließstellung befindet. Der Schließkörper kann zum Beispiel als Kugel ausgeführt sein und ist vorteilhaft mit dem Ankerteil kombiniert. Das Ankerteil kann zum Beispiel mit dem Schließkörper verbördelt sein. In der Schließstellung des Ankerteils liegt der Schließkörper dicht auf dem Ventilsitzdurchmesser auf. In der Schließstellung verhindert der Schließkörper einen Durchtritt von Medium durch den Ventilsitzdurchmesser.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Ventileinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilsitzdurchmesser an einem Ventilstück vorgesehen ist, das einen Druckverbindungskanal aufweist. Der Druckverbindungskanal ist zum Beispiel als Querbohrung ausgeführt, die mit einem Ringraum außerhalb des Ventilstücks in Verbindung steht. Über den Ringraum wird der Druckverbindungskanal mit dem Druck, der an einem der beiden Druckanschlüsse herrscht, beaufschlagt.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Ventileinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilstück mindestens einen Steuerraumverbindungskanal aufweist, der einen Steuerraum mit einem Federaufnahmeraum verbindet. In dem Steuerraum herrscht vorzugsweise der Druck, der an dem anderen der beiden Druckanschlüsse der Ventileinrichtung herrscht. Das heißt, wenn der Druckverbindungskanal mit dem Druck, der am ersten Druckanschluss herrscht, beaufschlagt ist, dann herrscht in dem Steuerraum der Druck, der an dem zweiten Druckanschluss herrscht, oder umgekehrt.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Ventileinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Anker in einem Magnetkern geführt ist. Der Magnetkern ist zum Führen des Ankers vorteilhaft mit einem zentralen Durchgangsloch ausgestattet. Radial außen hat der Magnetkern vorteilhaft im Wesentlichen die Gestalt eines geraden Kreiszylinders. Im eingebauten Zustand ist der Magnetkern zum Beispiel innerhalb eines Polrohrs angeordnet. In einem axialen Zwischenraum zwischen dem Polrohr und dem Magnetkern ist vorteilhaft eine Restluftspalteinstellscheibe angeordnet.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Ventileinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Magnetkern einen Öffnungsanschlag für das Ankerteil darstellt. In der Öffnungsstellung schlägt das Ankerteil an dem Magnetkern an. In einem axialen Zwischenraum zwischen dem Ventilstück und dem Magnetkern kann vorteilhaft eine Ankerhubeinstellscheibe angeordnet sein.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Ventileinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Anker in einem Polrohr angeordnet ist. Das Polrohr weist zur Aufnahme des Ankers vorteilhaft einen zentralen Aufnahmeraum auf. In dem Polrohr kann eine Ankerfeder angeordnet sein, durch welche der Anker gegen das Ankerteil vorgespannt ist.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Ventileinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Ankerteil zusätzlich durch eine Mitnehmerfeder vorgespannt ist. Die Mitnehmerfeder ist, vorteilhaft zusammen mit der Ventilfeder, in axialer Richtung zwischen dem Ventilstück und dem Ankerteil eingespannt. Zur Darstellung mindestens einer Anlagefläche für die Mitnehmerfeder und/oder die Ventilfeder ist an dem Ankerteil vorteilhaft ein Bund ausgebildet. Der Bund ist vorteilhaft an einem dem Schließkörper entgegengesetzten Ende des Ankerteils ausgebildet.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Ventileinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Mitnehmerfeder gegen eine Mitnehmerscheibe vorgespannt ist, die gegen einen Mitnehmeranschlag bewegbar ist, der einen Freiweg begrenzt und von einem Hubanschlag für das Ankerteil beabstandet ist. Die Mitnehmerscheibe ist durch die Mitnehmerfeder zum Beispiel gegen den Bund an dem Ankerteil vorgespannt. Dabei ragt die Mitnehmerscheibe vorteilhaft radial nach außen über den Bund an dem Ankerteil hinaus. Der Mitnehmeranschlag wird vorteilhaft durch eine Kreisringfläche dargestellt, deren Innendurchmesser etwas größer als der Außendurchmesser des Ankerteils, insbesondere des Bundes an dem Ankerteil, ist. Bei einer Bewegung des Ankerteils mit dem Schließkörper aus der Schließstellung in die Öffnungsstellung wird zunächst der Freiweg überwunden, bis die Mitnehmerscheibe an dem Mitnehmeranschlag anschlägt. Nach dem Überwinden des Freiwegs bewegt sich die Mitnehmerscheibe nicht mehr weiter. Das Ankerteil bewegt sich nach dem Überwinden des Freiwegs nur aufgrund der Vorspannkraft der Ventilfeder allein mit dem Schließkörper, bis es am Hubanschlag anschlägt.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Ventileinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Ventileinrichtung als Hauptstromventil für einen Hydraulikhybridantriebsstrang ausgeführt ist. Der Hydraulikhybridantriebsstrang umfasst mindestens eine Hydraulikmaschine, die auch als Hydrostat bezeichnet wird. Vorteilhaft umfasst der Hydraulikhybridantriebsstrang zwei Hydraulikmaschinen, die auch als Hydrostaten bezeichnet werden. An einen Ausgang der Hydraulikmaschine beziehungsweise der Hydraulikmaschinen ist ein hydraulischer Druckspeicher angeschlossen. Zwischen den Ausgang des Hydrostaten und den hydraulischen Druckspeicher ist die erfindungsgemäße Ventileinrichtung geschaltet. Die Erfindung betrifft gegebenenfalls auch einen Hydraulikhybridantriebsstrang mit einer vorab beschriebenen Ventileinrichtung. Die Erfindung betrifft des Weiteren gegebenenfalls auch ein Verfahren zum Betreiben einer vorab beschriebenen Ventileinrichtung als Hauptstromventil in einem Hydraulikhybridantriebsstrang.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung verschiedene Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind.
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Kurze Beschreibung der Zeichnung
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Es zeigen:
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1 einen Hydraulikschaltplan einer Ventileinrichtung;
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2 eine Ventileinrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel im Längsschnitt;.
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3 eine vereinfachte Darstellung eines Ankers und eines Ankerteils mit einem Schließkörper der Ventileinrichtung aus 2;
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4 die Darstellung eines Kraft-Weg-Diagramms der Ventileinrichtung aus 2;
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5 eine ähnliche Darstellung wie in 2 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel und
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6 ein Kraft-Weg-Diagramm zu der Ventileinrichtung aus 5.
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Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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In den 1, 2 und 5 ist eine Ventileinrichtung 1; 21; 81 in verschiedenen Ansichten dargestellt. Die Ventileinrichtung 1; 21; 81 umfasst ein Hauptventil 2; 22; 82, das je nach Ausführung auch als Rückschlagventil funktioniert, und ein Vorsteuerventil 3; 25; 85.
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Das Hauptventil 2; 22; 82 umfasst ein in einem Gehäuse 4; 24; 84 in axialer Richtung hin und her bewegbar geführtes Dichtelement 6. Der Begriff axial bezieht sich auf eine Längsachse 7 der Ventileinrichtung 1. Axial bedeutet in Richtung oder parallel zur Längsachse 7. Das Dichtelement 6 ist durch eine Schließfeder 8 in seine in 1 dargestellte Schließstellung vorgespannt.
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In seiner Schließstellung unterbricht das Dichtelement 6 eine hydraulische Verbindung zwischen einem ersten Druckanschluss 11 und einem zweiten Druckanschluss 12. Der erste Druckanschluss 11 der Ventileinrichtung 1 ist über eine erste Drosselverbindung 15 an das Vorsteuerventil 3 angeschlossen. Dabei ist das Vorsteuerventil 3 zwischen die erste Drosselverbindung 15 und einen Hauptsteuerraum 10 der Ventileinrichtung 1 geschaltet. Der zweite Druckanschluss 12 der Ventileinrichtung 1 ist über eine zweite Drosselverbindung 16 mit dem Hauptsteuerraum 10 verbunden.
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Die Ventileinrichtung 1 mit den beiden Anschlüssen 11 und 12 ist als Hauptstromventil in einem Hydraulikhybridantriebsstrang (nicht dargestellt) ausgeführt. Der nicht dargestellte Hydraulikhybridantriebsstrang umfasst einen verbrennungsmotorischen Antrieb und einen hydraulischen Antrieb. Der verbrennungsmotorische Antrieb ist zum Beispiel als Brennkraftmaschine ausgeführt und wird auch als Verbrennungsmotor bezeichnet. Der hydraulische Antrieb umfasst zum Beispiel zwei Hydraulikmaschinen, die auch als Hydrostaten bezeichnet werden.
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Die beiden Hydrostaten oder Hydraulikmaschinen können vorteilhaft sowohl als hydraulische Pumpe als auch als hydraulischer Motor betrieben werden. Dabei können die beiden Hydraulikmaschinen zum Beispiel als hydraulische Axialkolbenmaschinen ausgeführt sein. Die beiden Hydraulikmaschinen sind über ein Hydrauliksystem hydraulisch miteinander verbindbar beziehungsweise verbunden. Das Hydrauliksystem umfasst mindestens ein Hauptstromventil, das durch die Ventileinrichtung 1; 21; 81 dargestellt wird.
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Das Hauptstromventil 1; 21; 81 ist in dem Hydraulikhybridantriebsstrang zwischen einen Ausgang einer der Hydraulikmaschinen und einen hydraulischen Druckspeicher geschaltet. Vorteilhaft ist jeweils ein Hauptstromventil zwischen die Ausgänge der Hydraulikmaschinen und den hydraulischen Druckspeicher geschaltet. Dabei ist der Ausgang der Hydraulikmaschinen beziehungsweise des Hydrostaten an den ersten Druckanschluss 11 der Ventileinrichtung 1; 21; 81 angeschlossen. An den zweiten Druckanschluss 12 der Ventileinrichtung 1; 21; 81 ist der hydraulische Druckspeicher angeschlossen.
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Der Druck, der in dem hydraulischen Druckspeicher herrscht, kann größer oder kleiner sein als der Druck am Ausgang des Hydrostaten, der auch als hydraulische Maschine bezeichnet wird. Durch Öffnen der Ventileinrichtung 1; 21; 81 wird der hydraulische Druckspeicher mit dem Eingang oder Ausgang der an die Ventileinrichtung 1; 21; 81 angeschlossenen hydraulischen Maschine verbunden, und umgekehrt. Bei geöffneter Ventileinrichtung kann die an die Ventileinrichtung 1; 21; 81 angeschlossene Hydraulikmaschine aus dem Druckspeicher hydraulisch angetrieben werden. Des Weiteren kann der Druckspeicher bei geöffneter Ventileinrichtung 1; 21; 81 hydraulisch durch die an die Ventileinrichtung 1; 21; 81 angeschlossene hydraulische Maschine aufgeladen werden.
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Das Hauptventil 2 wird auch als Hauptstromventil bezeichnet. Das Vorsteuerventil 3 wird auch Pilotventil bezeichnet. Durch die vorteilhafte Anordnung des Vorsteuerventils 3 sind auch bei einem geringen Vorsteuerventilhub große Hübe des Dichtelements 6 realisierbar, das auch als Hauptkolben bezeichnet wird.
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Das Hauptventil 2 mit dem Hauptkolben oder Dichtelement 6 kann bei großem Hauptventilhub große Volumenströme nahezu verlustfrei schalten. Der Druck am zweiten Druckanschluss 12, der über die zweite Drosselverbindung 16 auch in dem Hauptsteuerraum 10 herrscht, kann größer oder kleiner sein als der Druck am ersten Druckanschluss 11.
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Über das Vorsteuerventil 3 kann der Druck im Hauptsteuerraum 10 auf ein Druckniveau abgesenkt werden, das zwischen dem Druck am zweiten Druckanschluss 12 und dem Druck am ersten Druckanschluss 11 liegt. Die Kräftebilanz der auf das Dichtelement 6 wirkenden hydraulischen Kräfte ist so ausgelegt, dass das Hauptventil 2 bei der Absenkung des Drucks im Hauptsteuerraum 10 durch das Vorsteuerventil 3 eine öffnende Kraft auf das Dichtelement 6 erzeugt.
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2 zeigt die Ventileinrichtung 21 mit dem Vorsteuerventil 25 und dem nur abgeschnitten dargestellten Hauptventil 22 im Längsschnitt. Das Gehäuse 24 umfasst ein Polrohr 28, in welchem ein Anker 30 in Richtung einer Längsachse 31 hin und her bewegbar aufgenommen ist. Der Anker 30 hat im Wesentlichen die Gestalt eines geraden Kreiszylinders, der radial außen mit Längsnuten versehen ist, die einen Durchtritt von Medium ermöglichen, wenn sich der Anker 30 in dem Polrohr 28 bewegt. Dabei ist der Anker 30 durch eine Ankerfeder 32, die sich an dem in 2 oberen Ende des Polrohrs 28 innen abstützt, nach unten vorgespannt.
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Das Gehäuse 24 umfasst des Weiteren einen Magnetkern 34, der ein zentrales Durchgangsloch aufweist, in welchem der Anker 30 hin und her bewegbar geführt ist. Der Magnetkern 34 ist mit Hilfe eines Gehäusekörpers 33 in dem Polrohr 28 befestigt. Eine Restluftspalteinstellscheibe 35 ist in axialer Richtung zwischen einer umlaufenden Stufe, die an dem Magnetkern 34 ausgebildet ist, und einem ebenfalls umlaufenden Absatz, der an dem Polrohr 28 innen ausgebildet ist, angeordnet. Über die Dicke, das heißt die Ausdehnung der Restluftspalteinstellscheibe 35 in axialer Richtung, kann die Größe eines Restluftspalts eingestellt werden.
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Zur Führung des Ankers 30 dient ein Ankerdorn 38, der sich durch den Magnetkern 34 hindurch erstreckt. Ein freies Ende des Ankerdorns 38 ragt nach unten aus dem Magnetkern 34 heraus und befindet sich in Anlage an einem Ankerteil 40. Durch die Ankerfeder 32 ist der Anker 30 mit dem Ankerdorn 38 gegen das Ankerteil 40 vorgespannt. An einem dem Ankerdorn 38 abgewandten Ende des Ankerteils 40 ist ein Schließkörper 42 in Form einer Kugel befestigt. Die Befestigung des Schließkörpers 42 an dem Ankerteil 40 erfolgt zum Beispiel durch Bördeln.
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Ein Ventilsitzdurchmesser 44 dient zusammen mit dem Schließkörper 42 zur Darstellung eines Ventilsitzes. Im dargestellten geschlossenen Zustand des Vorsteuerventils 25 liegt der Schließkörper 42 dichtend auf dem Ventilsitzdurchmesser 44 auf. In der Schließstellung verschließt der Schließkörper 42 eine Verbindung zu einem Druckverbindungskanal 48.
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Der Druckverbindungskanal 48 steht mit einem Ringraum 49 radial außerhalb eines Ventilstücks 50 in Verbindung. Der Ringraum 49 steht mit einem Druckanschluss, insbesondere dem zweiten Druckanschluss, der Ventileinrichtung 21 in Verbindung. Das Ventilstück 50 umfasst zusätzlich zu dem Druckverbindungskanal 48 zwei Steuerraumverbindungskanäle 51, 52. Die Steuerraumverbindungskanäle 51, 52 verbinden einen Federaufnahmeraum 53 mit einem Steuerraum 54. Der Steuerraum 54 steht mit dem anderen der beiden Druckanschlüsse, insbesondere mit dem ersten Druckanschluss, der Ventileinrichtung 21 in Verbindung.
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Das Ventilstück 50 weist einen Bund 55 auf, der mit Hilfe des Gehäusekörpers 33 unter Zwischenschaltung einer Ankerhubeinstellscheibe 58 in axialer Richtung zusammen mit dem Magnetkern 34 und der Restluftspalteinstellscheibe 35 gegen den Absatz an dem Polrohr 28 verspannt ist. Zu diesem Zweck ist der Gehäusekörper 33 zum Beispiel mit Hilfe von entsprechenden Gewindeabschnitten in das Polrohr 28 eingeschraubt.
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In dem Federaufnahmeraum 53 ist eine Ventilfeder 59 von unten gegen das Ankerteil 40 vorgespannt. Das Ankerteil 40 weist zu diesem Zweck an seinem oberen Ende einen Bund auf. Die Ventilfeder 59 ist zwischen dem Bund des Ankerteils 40 und dem Ventilstück 50 eingespannt. Durch die Vorspannkraft der Ventilfeder 59 ist das Ankerteil 40 gegen den Anker 30 vorgespannt. Die Vorspannkraft der Ventilfeder 59 ist so gewählt und mit der Vorspannkraft der Ankerfeder 32 abgestimmt, dass der Anker 30 durch das Ankerteil 40 normalerweise nach oben gedrückt wird, solange mindestens eine elektromagnetische Spule, die zum Aufbau eines Magnetfelds dient, nicht bestromt ist. Daher wird das Vorsteuerventil 25 als normalerweise geöffnetes Ventil bezeichnet.
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Wenn die (nicht dargestellte) elektromagnetische Spule bestromt wird, dann entsteht ein Magnetfeld mit einer Magnetkraft, die den Anker 30 in 2 nach unten zieht. Durch die Magnetkraft auf den Anker 30 wird das Ankerteil 40 gegen die Vorspannkraft der Ventilfeder 59 nach unten bewegt, wodurch der Schließkörper 42 in den Ventilsitzdurchmesser 44 gedrückt wird. Dabei dient der Magnetkern 34 sowohl als Führung für den Anker 30 als auch zur Verstärkung der Magnetkraft.
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In 2 befindet sich der Schließkörper 42 in seiner Schließstellung. Sobald das Magnetfeld, das durch das Polrohr 28 und den Magnetkern 34 verstärkt wird, abgebaut ist, drückt die Ventilfeder 59 den Anker 30 wieder nach oben. Dabei stellt der Magnetkern 34 einen Öffnungshubanschlag für das Ankerteil 40 dar. Der zugehörige Ankerhub kann mit Hilfe der Ankerhubeinstellscheibe 58 eingestellt werden. Über die Dicke der Ankerhubeinstellscheibe 58 kann ein gewünschter Ventilhub des Vorsteuerventils 25 eingestellt werden.
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In 3 sind der Anker 30 mit dem Ankerdorn 38 und das Ankerteil 40 mit dem Schließkörper 42 oberhalb des Ventilsitzdurchmessers 44 vereinfacht dargestellt. Durch einen Pfeil 61 ist in 3 angedeutet, dass der Anker 30 an seinem oberen Ende zusätzlich zu der Vorspannkraft der Ankerfeder 32 mit einem Systemdruck beaufschlagt ist. Durch einen Pfeil 62 ist die Magnetkraft angedeutet, die beim Bestromen der Magneteinrichtung auf den Anker 30 aufgebracht wird. Durch Pfeile 63 und 64 ist die Vorspannkraft der Ventilfeder 59 angedeutet.
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In 4 ist ein zu 3 gehöriges Kraft-Weg-Diagramm mit einer x-Achse 68 und einer y-Achse 69 dargestellt. Auf der x-Achse 68 ist der Weg zwischen einer offenen oder oberen Stellung 74 und einer unteren oder geschlossenen Stellung 75 des Ankers 30 beziehungsweise des Ankerteils 40 mit dem Schließkörper 42 in einer geeigneten Wegeinheit aufgetragen. Auf der y-Achse 69 ist die zugehörige Kraft in einer geeigneten Krafteinheit aufgetragen. Eine Kennlinie 71 stellt die Magnetkraft auf den Anker dar. Eine Kennlinie 72 stellt die Ventilfederkraft dar. Eine Kennlinie 73 stellt die Kraft auf den Schließkörper 42 dar.
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Damit das Vorsteuerventil 25 im Ausgangszustand offen ist, muss die Ventilfederkraft der Ventilfeder 59 größer als die Kraft sein, die durch den Systemdruck und die Vorspannkraft der Ankerfeder 32 in entgegengesetzter Richtung auf den Anker 30 wirkt. Die Magnetkraft, die den Anker 30 nach unten zieht, muss größer als die Ventilfederkraft sein, damit das Ventil im bestromten Zustand geschlossen werden kann.
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Die Ankerfeder 32 sorgt dafür, dass der Anker 30 immer Kontakt zu dem Ankerteil 40 mit dem Schließkörper 42 hat. Bei einem senkrechten Verbau der Ventileinrichtung 21 kann die Ankerfeder 32 gegebenenfalls entfallen, weil dann die Gewichtskraft des Ankers 30 den Kontakt zum Ankerteil 40 mit dem Schließkörper 42 sicherstellt.
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5 zeigt die Ventileinrichtung 81 mit dem Vorsteuerventil 85 und dem abgeschnitten dargestellten Hauptventil 82 im Längsschnitt. In dem Gehäuse 84 ist ein Ankerdorn 88 eines nicht näher bezeichneten Ankers in axialer Richtung hin und her bewegbar geführt. Das Gehäuse 84 ist genauso oder ähnlich aufgebaut wie bei dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel. Das in 5 untere Ende des Ankerdorns 88 befindet sich in Anlage an einem Ankerteil 90. Das Ankerteil 90 ist in dem Gehäuse 84 in axialer Richtung hin und her bewegbar. Die axiale Richtung wird durch eine Längsachse 91 der Ventileinrichtung 81 definiert.
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An dem in 1 unteren Ende des Ankerteils 90 ist ein Schließkörper 92 in Gestalt einer Kugel angebracht. In 5 ist der Schließkörper 92 von einem Ventilsitzdurchmesser 94 beabstandet. Der Ventilsitzdurchmesser 94 schafft eine Verbindung zu einem Druckverbindungskanal 98, der mit einem der beiden Druckanschlüsse der Ventileinrichtung 81 in Verbindung steht. Der Ventilsitzdurchmesser 94 und der Druckverbindungskanal 98 sind in einem Ventilstück 100 ausgespart, das in dem Gehäuse 84 befestigt ist.
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Zwei Steuerraumverbindungskanäle 101, 102 schaffen eine Verbindung zwischen einem Federaufnahmeraum 103 und einem Steuerraum 104. Der Steuerraum 104 steht mit dem anderen der beiden Druckanschlüsse der Ventileinrichtung 81 in Verbindung. Zur Befestigung des Ventilstücks 100 in dem Gehäuse 84 dient ein Bund 105. Der Bund 105 ist mit Hilfe eines Gehäusekörpers 106 unter Zwischenschaltung einer Einstellscheibe 108 in axialer Richtung gegen das Gehäuse 84 verspannt.
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In dem Federaufnahmeraum 103 ist eine Ventilfeder 109 zwischen dem Ventilstück 100 und dem Ankerteil 80 vorgespannt. Die Ventilfeder 109 ist, ebenso wie die Ventilfeder 59 bei dem vorangegangenen Ausführungsbeispiel, auf Druck vorgespannt. Im Unterschied zu dem vorangegangenen Ausführungsbeispiel ist bei der in 5 dargestellten Ventileinrichtung 81 noch eine Mitnehmerfeder 110 in dem Federaufnahmeraum 103 angeordnet. Die Mitnehmerfeder 110 ist auf Druck zwischen dem Ventilstück 100 und einer Mitnehmerscheibe 112 eingespannt. Die Mitnehmerscheibe 112 ist in der in 5 dargestellten Zwischenstellung des Ankerteils 90 von einem Mitnehmeranschlag 114 beabstandet. Durch den Abstand in axialer Richtung zwischen der Mitnehmerscheibe 112 und dem Mitnehmeranschlag 114 wird ein Freiweg definiert.
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Beim Öffnen des Vorsteuerventils 85 drücken sowohl die Ventilfeder 109 als auch die Mitnehmerfeder 110 das Ankerteil 90 mit dem Schließkörper 92 nach oben, bis die Mitnehmerscheibe 112 an dem Mitnehmeranschlag 114 anschlägt, das heißt bis der Freiweg, der durch den axialen Abstand zwischen der Mitnehmerscheibe 112 und dem Mitnehmeranschlag 114 definiert wird, überwunden ist. Danach wirkt nur noch die Ventilfeder 109 auf das Ankerteil 90 mit dem Schließkörper 92. Nach dem Überwinden des Freiwegs drückt die Ventilfeder 109 das Ankerteil 90 mit dem Schließkörper 92 bis an einen Hubanschlag 116, der an dem Gehäuse 84 ausgebildet ist. Durch den axialen Abstand zwischen dem Ankerteil 90 und dem Hubanschlag 116 wird der komplette Ankerhub definiert.
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Der Schließvorgang des Vorsteuerventils 85 wird durch Bestromen einer (nicht dargestellten) elektromagnetischen Spule bewirkt. Das führt zu einer Magnetkraft, die den Anker mit dem Ankerdorn 88 und das Ankerteil 90 mit dem Schließkörper 92 nach unten bewegt. Dabei muss zunächst nur die Vorspannkraft der Ventilfeder 109 überwunden werden. Zu diesem Zeitpunkt ist aufgrund des maximalen Luftspalts die Magnetkraft am geringsten. Sobald das Ankerteil 90 in Kontakt mit der Mitnehmerscheibe 112 kommt, muss der Anker mit dem Ankerteil 90 und dem Schließkörper 92 zusätzlich noch gegen die Vorspannkraft der Mitnehmerfeder 110 arbeiten. Die größte Kraft wird im geschlossenen Zustand des Vorsteuerventils 85 benötigt, wo auch die maximale Magnetkraft vorhanden ist. In der (nicht dargestellten) Schließstellung schließt der Schließkörper 92 den Ventilsitzdurchmesser 94.
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In 6 ist ein Kraft-Weg-Diagramm mit einer x-Achse 121 und einer y-Achse 122 dargestellt. Auf der x-Achse 121 ist der Weg zwischen einer unteren oder geschlossenen Stellung 128 und einer oberen oder geöffneten Stellung 129 des Ankerteils 90 mit dem Schließkörper 92 in einer geeigneten Wegeinheit aufgetragen. Auf der y-Achse 122 ist die Kraft in einer geeigneten Krafteinheit aufgetragen. Eine Kennlinie 124 stellt die Magnetkraft dar, die auf den Anker wirkt. Eine Kennlinie 125 stellt die Federkraft der Mitnehmerfeder 110 dar. Eine Kennlinie 126 stellt die maximale Kraft mit dem Schließkörper 92 dar.
