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Die Erfindung betrifft einen Hydraulikkreislauf zur hydraulischen Steuerung eines insbesondere automatischen oder automatisierten Kraftfahrzeuggetriebes mit einem Versorgungssystem und mit einem Steuersystem, wobei das Steuersystem von dem Versorgungssystem mit einem Fluid versorgt wird, wobei das Steuersystem mindestens einen Aktuator zur Steuerung des Kraftfahrzeuggetriebes aufweist, wobei das Versorgungssystem ein Reservoir, eine Fluidpumpe, mindestens eine Filtervorrichtung und mindestens eine stromabwärts der Fluidpumpe angeordnete Rückführleitung aufweist, wobei die Rückführleitung ein Ventil aufweist.
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Aus der
DE 10 2008 046 350 A1 ist ein Verfahren zur hydraulischen Steuerung eines Kraftfahrzeuggetriebes sowie ein entsprechender Hydraulikkreislauf bekannt. Das Kraftfahrzeuggetriebe ist als Doppelkupplungsgetriebe ausgebildet. Es ist ein Steuersystem und ein Versorgungssystem vorgesehen, wobei das Steuersystem von dem Versorgungssystem mit einem Fluid versorgt wird. Das Steuersystem weist mehrere Aktuatoren zur Steuerung des Doppelkupplungsgetriebes auf. Das Versorgungssystem weist ein Reservoir, eine Fluidpumpe und eine Filtervorrichtung auf. Es sind zwei Rückführleitungen vorgesehen, wobei in der ersten Rückführleitung ein Druckbegrenzungsventil und in der zweiten Rückführleitung ein weiteres Ventil angeordnet ist. Das weitere Ventil dient als Ablassventil und kann als regelbares Drosselventil mit einstellbarem Querschnitt ausgebildet sein. Durch die zweite Rückführleitung mit dem weiteren Ventil kann die Fluidpumpe weiter Fluid fördern, ohne den Druck im Steuersystem zu erhöhen. Bei Erreichen eines Systemabschaltdrucks wird das Ablassventil geöffnet. Die Fluidpumpe kann so mit niedrigerem Druck das Fluid durch die Filtervorrichtung und durch das Ablassventil zurück in das Reservoir fördern. Das Steuersystem ist gegenüber dem Versorgungssystem durch ein Rückschlagventil getrennt. Durch das Rückschlagventil bleibt der Systemdruck des Steuersystems erhalten. Bei Erreichen eines Systemeinschaltdrucks des Steuersystems durch den Verbrauch der Aktuatoren wird das Ablassventil geschlossen und die Fluidpumpe fördert wieder in das Steuersystem.
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Dieser eingangs genannte Hydraulikkreislauf ist noch nicht optimal ausgebildet. Das Ablassventil ist als Drosselventil mit einstellbarem Querschnitt ausgebildet. Der Einsatz eines regelbaren Drosselventils ist mit einem Druckverlust behaftet.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde den eingangs genannten Hydraulikkreislauf so auszugestalten und weiterzubilden, dass Druckverluste bei der Reinigung des Fluids mittels der Filtervorrichtung vermieden sind.
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Diese der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird nun für den Hydraulikkreislauf dadurch gelöst, dass das Ventil als volumenstrombetätigtes Sperrventil ausgestaltet ist. Der Einsatz eines volumenstrombetätigten Sperrventils hat den Vorteil, dass der Einsatz des volumenstrombetätigten Sperrventils verlustarm ist. Das Sperrventil weist in einem Ventilgehäuse einen beweglich angeordneten Ventilkörper auf. Der Ventilkörper kann insbesondere als Kugel ausgebildet sein. Das Gehäuse weist einen Schließkegel auf, der durch den Ventilkörper, insbesondere durch eine Kugel geschlossen werden kann. Das volumenstrombetätigte Sperrventil ist dabei derart eingebaut, dass der Ventilkörper durch die wirkende Schwerkraft in einer Grundstellung von dem Fluid umspült wird und das Fluid durch den Schließkegel entweichen kann. Der Schließkegel verjüngt sich in Stromrichtung. Sobald der Volumenstrom eine Schaltschwelle erreicht, wird der Ventilkörper durch das Fluid in den Schließkegel gedrückt, so dass das Sperrventil nun die Rückführleitung absperrt. Hierdurch öffnet das Sperrventil bei abgeschalteten Versorgungsvolumenstrom allein durch die Schwerkraft. Eine separate Betätigung ist nicht notwendig. Das Sperrventil schließt bei Erreichen der Schaltschwelle für den Volumenstromdurchsatz. Das Fluid wird nach dem Pumpenstart bis zum Erreichen des Schaltvolumenstroms gefiltert. Sobald der Schaltvolumenstrom erreicht ist, schließt die Rückführleitung, so dass ein leckagefreies Laden erfolgen kann. Hierdurch ist auf kostengünstige und störarme Weise ein bedarfsabhängiges Filtern des Fluids realisiert. Das volumenstrombetätigte Sperrventil ist kompakt und kostengünstig herstellbar. Ferner ist die insbesondere motorbetriebene Pumpe mit einem drucklosen Versorgungssystem startbar, da das Sperrventil zunächst geöffnet ist. Dieses schont den der Fluidpumpe zugeordneten Motor. Beim Starten der Fluidpumpe ist durch die auf dem Ventilkörper wirkende Gewichtskraft das Sperrventil zunächst geöffnet, so dass das Versorgungssystem drucklos ist. Erst nach dem Anlaufen der Fluidpumpe und nach dem Erreichen des Schaltvolumenstroms schließt das volumenstrombetätigte Sperrventil. Hierdurch ist ein verlustarmes Filtern sowie ein im wesentlichen leckagefreies Speicherladen realisiert. Vor Erreichen des Schaltvolumenstroms wird das Fluid mittels der Fluidpumpe durch die Filtervorrichtung, durch das volumenstrombetätigte Sperrventil und durch die zweite Rückführleitung zurück in das Reservoir gepumpt. Nach Erreichen des Schaltvolumenstroms erfolgt das Füllen des Steuersystems. Insbesondere kann ein Druckspeicher geladen werden. Die Schaltschwelle kann einer Fördermenge von ca. 0,6 Liter/min. entsprechen. Der Schaltvolumenstrom wird von Durchmesserverhältnis des Schließkegels zu dem Durchmesser der Kugel und der Winkellage des Sperrventils beeinflusst. Es ist denkbar, das Sperrventil horizontal einzubauen, wobei die Bewegungsrichtung des Ventilkörpers im wesentlichen horizontal verläuft. Je nachdem, ob ein flacher Schließkegel oder ein steilerer Schließkegel verwendet wird, ist ein kleinerer oder größerer Schaltvolumenstrom notwendig, um den Ventilkörper entlang der ansteigenden Wandfläche des Schließkegels anzuheben und so schließlich den Schließkegel zu verschließen. Ferner ist es denkbar, einen derart steilen Schließkegel zu verwenden, so dass zwar das Sperrventil mit dem Schließkegel im wesentlichen leicht nach unten, beispielsweise 12° Grad nach unten geneigt ist, wobei jedoch der Schließkegel derart steil ausgebildet ist, so dass die Wandfläche des Schließkegels dennoch ansteigt relativ zur Horizontalen angeordnet ist. In einer besonders vorteilhaften Variante kann das Sperrventil am höchsten Punkt der Rückführleitung oder in dessen Nähe angeordnet sein. Da die Fluidpumpe nur nach Bedarf im Betrieb ist, können sich bei stehender Pumpe in der Leitungen wo kein Fluid fließt, Gasblasen sammeln. Wenn diese Gasblasen in das Steuersystems gelangen, kann das Störungen infolge haben, wie Druckeinbrüche und Schwingungen. Weil das Sperrventil dankt seiner Konstruktion gasabscheidefähig ist, ermöglicht solche seine Platzierung dann sichere Entfernung der Gasblasen aus der Leitung bei Betriebsbeginn der Fluidpumpe. Die eingangs genannten Nachteile sind daher vermieden und entsprechende Vorteile sind erzielt.
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Es gibt nun eine Vielzahl von Möglichkeiten, den erfindungsgemäßen Hydraulikkreislauf in vorteilhafter Art und Weise auszugestalten und weiterzubilden. Hierfür darf zunächst auf die dem Patentanspruch 1 nachgeordneten Patentansprüche verwiesen werden. Im Folgenden werden nun in bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung anhand der folgenden Zeichnungen und der dazugehörigen Beschreibung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt:
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1 in einer schematischen Darstellung ein Hydraulikkreislauf eines Doppelkupplungsgetriebes mit einem Steuersystem und einem Versorgungssystem,
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2 in einer schematischen Detaildarstellung das Versorgungssystem, wobei ein Filtern des Fluids dargestellt ist,
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3 in einer schematischen Darstellung das Versorgungssystem, wobei ein Laden eines Speichers dargestellt ist,
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4 in einer schematischen, geschnittenen Detaildarstelung einen Teil einer Mechatronic, mit einem volumenstrombetätigten Sperrventil in einer vertikalen Einbaulage,
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5a in einer stark schematischen Darstellung eine zweite Ausgestaltung des Sperrventils, in einer horizontalen Einbaulage, wobei das Sperrventil geöffnet ist,
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5b in einer stark schematischen Darstellung das zweite Sperrventil, wobei das Sperrventil sich in einem Regelbereich befindet,
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5c in einer stark schematischen Darstellung das zweite Sperrventil, wobei das Sperrventil geschlossen ist,
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6a in einer stark schematischen Darstellung eine dritte Ausgestaltung des Sperrventils, wobei das Sperrventil einen steilen Schließkegel aufweist und in einer horizontalen Einbaulage angeordnet und geöffnet ist,
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6b in einer stark schematischen Darstellung das dritte Sperrventil, wobei das dritte Sperrventil sich in einem Regelbereich befindet,
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6c in einer stark schematischen Darstellung das dritte Sperrventil, wobei das dritte Sperrventil geschlossen ist,
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7a in einer stark schematischen Darstellung das zweite Sperrventil in einer leicht geneigten Einbaulage, wobei das zweite Sperrventil geöffnet ist,
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7b in einer stark schematischen Darstellung das zweite Sperrventil in der leicht geneigten Einbaulage, wobei das zweite Sperrventil sich in einem Regelbereich befindet,
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7c in einer stark schematischen Darstellung das zweite Sperrventil, wobei das zweite Sperrventil sich in der leicht geneigten Einbaulage angeordnet ist und geschlossen ist,
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8a das dritte Sperrventil in einer stärker geneigten Einbaulage, wobei das dritte Sperrventil geöffnet ist,
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8b in einer stark schematischen Darstellung das dritte Sperrventil in der stärker geneigten Einbaulage, wobei sich das dritte Sperrventil in einem Regelbereich befindet,
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8c in einer stark schematischen Darstellung das dritte Sperrventil in der stärker geneigten Einbaulage, wobei das dritte Sperrventil geschlossen ist, und
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9 in einer stark schematischen, geschnittenen Darstellung eine vierte Ausgestaltung des Sperrventils,
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10 in einer schematischen Detaildarstellung eine alternative Ausführung des Versorgungssystems.
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In 1 ist ein Hydraulikkreislauf 1 gut zu erkennen. Der Hydraulikkreislauf 1 dient zur hydraulischen Steuerung eines insbesondere automatischen oder automatisierten Kraftfahrzeuggetriebes (nicht dargestellt). Das Kraftfahrzeuggetriebe kann insbesondere als Doppelkupplungsgetriebe ausgestaltet sein. Das Doppelkupplungsgetriebe weist insbesondere zwei Teilgetriebe auf. Das Doppelkupplungsgetriebe weist ferner eine Doppelkupplung mit zwei Reibkupplungen auf. Das Doppelkupplungsgetriebe kann insbesondere sieben Vorwärtsgänge und einen Rückwärtsgang aufweisen. Im einen Teilgetriebe können dabei die Gänge 1, 3, 5 und 7 und im anderen Teilgetriebe die Gänge 2, 4, 6 und der Rückwärtsgang zugeordnet sein.
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Der Hydraulikkreislauf 1 weist einen Versorgungssystem 2 und ein Steuersystem 3 auf.
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Es darf hier zunächst auf das Steuersystem 3 näher eingegangen werden. Das Steuersystem 3 weist zwei Teilsysteme – ein erstes Teilsystem 4 und ein zweites Teilsystem 5 – zur Steuerung der zwei Teilgetriebe auf. Jedem der beiden Teilgetriebe ist eines der beiden Teilsysteme 4, 5 zugeordnet. Die beiden Teilsysteme 4, 5 werden von dem gemeinsamen Versorgungssystem 2 mit einem Fluid versorgt. Das Fluid ist insbesondere ein Öl. Das Steuersystem 3 weist mindestens einen Aktuator 6, 7, 8, 9, 10 und 11 auf. Die Aktuatoren 7, 8, 10, 11 sind jeweils der nicht näher dargestellten Schaltgabel oder Schiebemuffe zugeordnet, wobei der Aktuator 7 eine den Gängen eins und fünf zugeordnete Schaltgabel, der Aktuator 8 eine den Gängen sieben und drei zugeordnete Schaltgabel, der Aktuator 10 eine dem Rückwärtsgang und dem vierten Gang zugeordnete Schaltgabel und der Aktuator 11 eine dem zweiten und sechsten Gang zugeordnete Schaltgabel betätigt. Die Aktuatoren 7, 8, 10, 11 sind als doppeltwirkende Zylinder ausgestaltet. Der Aktuator 6 ist einer ersten Reibkupplung K1 und der Aktuator 9 ist einer zweiten Reibkupplung K2 zugeordnet. Die Aktuatoren 6, 7, 8 sind dem ersten Teilsystem 4 und die Aktuatoren 9, 10, 11 sind dem zweiten Teilsystem 5 zugeordnet.
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Das Steuersystem 3 weist vorzugsweise mindestens ein Volumenstromventil pro Aktuator 6 bis 11 auf. Dem Aktuator 7 ist ein erstes Gangstellerventil GSV1 zugeordnet. Dem zweiten Aktuator 8 ist ein zweites Gangstellerventil GSV2 zugeordnet. Dem Aktuator 10 ist ein drittes Gangstellerventil GSV3 zugeordnet und dem Aktuator 11 ist ein viertes Gangstellerventil GSV4 zugeordnet. Die Gangstellerventile GSV1, GSV2, GSV3, GSV4 weisen jeweils vier Schaltstellungen und vier Anschlüsse auf. Dem Aktuator 6 ist ein Kupplungsventil KV1 in Form eines Dreiwegeventils mit drei Schaltstellungen vorgeschaltet. Entsprechend ist dem Aktuator 9 ein Kupplungsventil KV2 vorgeschaltet.
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Zwei Anschlüsse der Gangstellerventile GSV1, GSV2, GSV3, GSV4 sind jeweils in den entsprechend doppelt wirkenden Aktuatoren 7, 8, 10, 11 zugeordnet. Einem weiteren Anschluss der Gangstellerventile GSV1, GSV3, GSV4 ist eine Teilsystemdruckleitung 12 beziehungsweise 13 zugeordnet. In diesen Anschlüssen ist jeweils ein Filter (nicht näher bezeichnet) zugeordnet. Ein weiterer Anschluss der Gangstellerventile GSV1, GSV2, GSV3, GSV4 ist funktional wirksam mit einem Reservoir 14 verbunden. Das Steuersystem 3 wird ausgehend von dem Versorgungssystem 2 mittels einer Hauptdruckleitung 15 gespeist. Von der Hauptdruckleitung 15 verzweigt das Steuersystem 3 in die beiden Teilsysteme 4, 5 über entsprechende Vorsteuerventile SV1, SV2. Eingangs- und ausgangsseitig der beiden Vorsteuerventile sind SV1 und SV2 vorzugsweise wiederum entsprechende Filter angeordnet.
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Das Versorgungssystem 2 versorgt das Steuersystem 3 mit dem Fluid aus dem Reservoir 14. Das Fluid ist aus dem Reservoir 14 mit einer Fluidpumpe 16 pumpbar. Die Fluidpumpe 16 wird von einem Motor M angetrieben. Der Motor M ist steuerbar ausgebildet. Die Fluidpumpe 16 ist steuerbar ausgebildet. Stromabwärts hinter der Fluidpumpe 16 ist eine Filtervorrichtung 17 angeordnet. Das Fluid wird beim Pumpen mit der Filtervorrichtung 17 gefiltert. Die Filtervorrichtung 17 wird hier von einem Filter gebildet. Das Versorgungssystem 2 weist stromabwärts hinter der Filtervorrichtung 17 und damit hinter der Fluidpumpe 16 ein Rückschlagventil 18 auf. Das Versorgungssystem 2 weist hinter dem Rückschlagventil 18 eine Druckspeichervorrichtung 19 auf, um den Systemdruck ohne ständiges Fördern aufrecht erhalten zu können. Der Druck in der Hauptdruckleitung 15 beziehungsweise der durch die Druckspeichervorrichtung 19 bereitgestellte Druck ist mit einem Druckmesser P messbar.
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Das Versorgungssystem 2 weist eine erste Rückführleitung 20 auf. In der Rückführleitung 20 ist ein Druckbegrenzungsventil 21 angeordnet. Ein Öffnungsdruck des Druckbegrenzungsventils 21 bestimmt im allgemeinen eine Obergrenze für den Systemdruck im Steuersystem 3. Im normalen Betrieb dient das Druckbegrenzungsventil 21 und die Rückführleitung 20 dazu, den bereitgestellten Systemdruck des Fluids zu regeln beziehungsweise zu steuern. Das Druckbegrenzungsventil 21 wird geöffnet, wenn der Druck über einen bestimmten Öffnungsdruck steigt.
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Ferner ist eine zweite Rückführleitung 22 vorgesehen. Die beiden Rückführleitungen 20, 22 münden in das Reservoir 14. In der Rückführleitung 22 ist ein weiteres Ventil 23 angeordnet. Der Ausdruck „münden“ ist nicht so eng auszulegen, dass die Rückführleitungen ein in dem Reservoir 14 endendes Rohr aufweisen müssen. Insbesondere die zweite Rückführleitung 22 kann höher über dem Reservoir 14 münden, und mit ihm strömungstechnisch verbunden werden, somit das aus der Rückführleitung austretende Fluid in das Reservoir gelingt. Insbesondere die erste Rückführleitung 20 kann auch mit der Saugleitung der Fluidpumpe verbunden werden, wobei die Saugleitung dann strömungstechnisch mit dem Reservoir 14 in Verbindung steht.
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Die eingangs genannten Nachteile sind nun dadurch vermieden, dass das Ventil 23 als volumenstrombetätigtes Sperrventil 24 ausgebildet ist.
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Im Folgenden darf anhand von 2 und 3 die Funktion des volumenstrombetätigten Sperrventils 24 näher erläutert werden.
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Das Sperrventil 24 öffnet bei abgeschalteten Versorgungsvolumenstrom durch die Schwerkraft. Hierbei wird ein den 2 und 3 durch das Kreissymbol (nicht näher bezeichnet in 2 und 3) dargestellter Ventilkörper durch die offen wirkenden Schwerkraft nach unten von einem Schließkegel wegbewegt. Wenn nun ein Volumenstrom den Ventilkörper umspült, so wird der Ventilkörper bei Erreichen eines Schaltvolumenstroms in den Schließkegel gedrückt, so dass das Ventil bei Erreichen der Schaltwelle des Volumenstromdurchsatz schließt.
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In 2 ist das Versorgungssystem 2 dargestellt, wobei das Sperrventil 24 geöffnet ist und das Rückschlagventil 18 sowie das Druckbegrenzungsventil 21 geschlossen ist. Hierdurch wird mittels der Fluidpumpe 16 aus dem Reservoir 14 das Fluid angesaugt, durch die Filtervorrichtung 17 transportiert und über das volumenstrombetätigte Sperrventil 24 schließlich über die Rückführleitung 22 zurück in das Reservoir 14 gepumpt. Dadurch, dass in der Grundstellung das volumenstrombetätigte Sperrventil 24 geöffnet ist, ist ein druckloser Motoranlauf des Motors M und damit der Fluidpumpe 16 gewährleistet. Es erfolgt ein verlustarmes Filtern. An dem Sperrventil 24 entstehen höchstens geringe Druckverluste. Der Volumenstrom muss lediglich entgegen der Gewichtskraft des Ventilkörpers wirken, wodurch weniger Druckverluste als beispielsweise an einer Messblende oder dergleichen entstehen. Es hat sich herausgestellt, dass die Druckverluste um beispielsweise den Faktor 500 kleiner sein können im Vergleich zu den Druckverlusten an einer Messblende.
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In 3 ist das Laden der Druckspeichervorrichtung 19 dargestellt. Hierbei überschreitet der Volumenstromdurchsatz die Schaltschwelle, so dass das Sperrventil 24 schließt. Das Druckbegrenzungsventil 21 ist ebenfalls geschlossen. Das Rückschlagventil 18 ist geöffnet, so dass ein Druck in der Druckspeichervorrichtung 19 aufgebaut wird. Dadurch, dass beide Rückführleitungen 20, 22 geschlossen sind, ist ein leckagefreies Laden ermöglicht. Das Laden erfolgt so lange, bis die Fluidpumpe 16 abgeschaltet wird. Hiernach ist wieder ein verlustarmes Filtern gemäß 2 möglich.
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In 4 ist nun in einer stark schematischen Darstellung eine Anordnung des volumenstrombetätigten Sperrventils 24 an einer Mechatronikvorrichtung 25 dargestellt. Das Sperrventil 24 weist ein Gehäuse 26 auf. Innerhalb des Gehäuses 26 ist ein Ventilkörper 27 angeordnet. Der Ventilkörper 27 ist insbesondere als Kugel ausgebildet. Das Gehäuse 26 weist einen Schließkegel 28 auf.
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Das Gehäuse 26 weist ein Oberteil 29 und ein Unterteil 30 auf. Der Schließkegel 28 ist im Oberteil 29 ausgebildet. Das Gehäuse 26 begrenzt eine Aufnahme 31, in der der Ventilkörper 27 angeordnet ist. Die Aufnahme 31 erstreckt sich hier im wesentlichen in senkrechter Richtung. Am oberen Ende der Aufnahme 31 ist der Schließkegel 28 ausgebildet. In der dargestellten Grundstellung ruht der Ventilkörper 27 am nicht näher bezeichneten unteren Ende der Aufnahme 31. Strömt nun ein Fluid durch einen unteren Anschluss 32 in die Aufnahme 31 ein, so wird der Ventilkörper 27 durch das einströmende Fluid angehoben. Das Fluid umströmt dabei den Ventilkörper 27. Das Fluid strömt zwischen dem Ventilkörper 27 und der nicht näher bezeichneten Wandlung in der Aufnahme 31 durch den dadurch begrenzten Ringspalt und entweicht durch den Schließkegel 28 und schließlich durch den oberen Anschluss 33 in die nicht dargestellte Rückführleitung 22. Wenn nun der Volumenstrom einen bestimmten Schaltvolumenstrom überschreitet, so wird der Ventilkörper 27 entgegen der Schwerkraft in den Schließkegel 28 gedrückt, wodurch der obere Anschluss 33 durch den Ventilkörper 27 verschlossen wird. Die Aufnahme 31 weist im wesentlichen eine zylindrische Wandung (nicht näher bezeichnet) auf. Die Wandung der Aufnahme 31 ist hier in Durchstromrichtung aufragend, nämlich senkrecht angeordnet.
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Es ist möglich, Einbaulagen des Sperrventils 24 zu wählen, wobei die Aufnahme 31 in Stromrichtung beispielsweise schräg aufragend ist.
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Im folgenden werden anhand der 5a, 5b, 5c sowie 6a, 6b, 6c Einbaulagen eines Sperrventils 24a, 24b erläutert, wobei die Einbaulage sich im wesentlichen horizontal erstreckt, das heißt, die Aufnahme 31 mit der zylindrischen Wandung erstreckt sich horizontal. Das Sperrventil 24a weist einen flachen Schließkegel 28 auf und das Sperrventil 24b weist einen steileren Schließkegel 28 auf. An die Aufnahme 31 schließt sich der Schließkegel 28 an. Der Schließkegel 28 mündet in den Auslass 34. Die Strömungsrichtung ist durch die Pfeile S dargestellt. Die Längsrichtung der Aufnahme 31 beziehungsweise des Schließkegels 28 ist durch eine nicht näher bezeichnete gestrichelte Linie angedeutet. Die Strömungsrichtung S verläuft hier im wesentlichen horizontal. Dadurch, dass der Schließkegel S sich in der Strömungsrichtung S verjüngt, wird der Ventilkörper 27 anfänglich in der Aufnahme 31 ruhend (vgl. 5a, 6a) nach und nach entgegen der Schwerkraft an der nicht näher bezeichneten unteren Seite des Schließkegels 28 gegenüber der Horizontalen angehoben (vgl. insbesondere 5b), so dass der Ventilkörper 27 schließlich den nicht näher bezeichneten Mündungsbereich des Schließkegels 28 beziehungsweise den Auslass 34 bei Erreichen des Schaltvolumenstroms verschließt.
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In 5a, 6a ist die geöffnete Stellung des Sperrventils 24a, 24b dargestellt. In 5b und 6b ist der Regelbereich des Sperrventils 24 dargestellt, wobei der Ventilkörper 27 sich entlang des Schließkegels 28 bewegt. In 5c und 6c ist die geschlossene Stellung dargestellt, wobei der Ventilkörper 27 nun durch den Volumenstrom derart in den Schließkegel 28 gedrückt ist, so dass der Ventilkörper 27 den Schließkegel 28 verschließt.
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In den 7a, 7b, 7c ist das Sperrventil 24a mit dem flachen Schließkegel 28 dargestellt, wobei in die Einbaulage leicht in Strömungsrichtung nach unten geneigt ist. Die Neigung gegenüber der Horizontalen kann beispielsweise in etwa 12° Grad nach unten betragen.
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In 8a, 8b, 8c ist die Ausgestaltung des Sperrventils 24b mit dem steileren Schließkegel 28 dargestellt, wobei hier eine noch steilere nach unten weisende Einbaulage des Sperrventils 24b gewählt ist. Die 7a und 8a entsprechen wiederum dem geöffneten Zustand des Sperrventils 24b, wobei der Volumenstrom deutlich kleiner ist als der Schaltvolumenstrom, so dass der Ventilkörper 27 im wesentlichen an der Wandung der Aufnahme 31 angeordnet ist. In 7b und 8b ist die Schaltstellung des Regelbereiches dargestellt, wobei der Volumenstrom etwas kleiner als der Schaltvolumenstrom ist, so dass der Ventilkörper 27 an der ansteigenden Unterseite (nicht näher bezeichnet) des Schließkegels 28 angeordnet ist.
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Die in 7a, 7b, 7c sowie 8c dargestellten entgegen der Schwerkraft geneigten Einbaulagen zeichnen sich dadurch aus, dass die Einbaulage, das heißt der Sitzwinkel kleiner ist als der Winkel, den die Schließkegelfläche gegenüber der Wandung der Aufnahme 31 geneigt ist.
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Solange die untere Seite des Schließkegels 28 in der Einbaulage des Sperrventils 24 beziehungsweise 24a, 24b ansteigend geneigt ist, so kann auch der Auslass 34 tiefer als die Aufnahme 31 angeordnet sein. Der Schaltvolumenstrom wird vom Durchmesserverhältnis der Aufnahme 31 zu dem Durchmesser des Ventilkörpers 27 und dem Sitzwinkel beziehungsweise Einbaulage des Sperrventils 24 beeinflusst. Es ist denkbar, dass der Schaltvolumenstrom in etwa 0,6 Liter / min. betragen kann und die entsprechenden Größen derart angepasst sind.
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In 9 ist eine weitere Ausgestaltung eines Sperrventils 35 dargestellt. Hier ist der Regelbereich und damit der Schaltvolumenstrom dadurch verändert, dass ein federbeaufschlagter Stößel 36 entgegen der Strömungsrichtung S auf den Ventilkörper 27 wirkt. Das Sperrventil 35 weist eine Sacklochbohrung 37 auf, wobei in der Sacklochbohrung der Stößel 36 geführt ist und zwischen dem nicht näher bezeichneten Boden der Sacklochbohrung und dem Stößel ein Federmittel 38 angeordnet ist. Ein Auslass 34 zweigt im wesentlichen senkrecht von der Sacklochbohrung im Bereich des Stößels 36 ab.
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Da der Volumenstrom nicht nur den Ventilkörper 27 entgegen der Schwerkraft verschieben muss, sondern auch gegen die Federkraft des Federmittels 38, um die Schließstellung zu erreichen, sind auch Einbaulagen denkbar, wobei die Aufnahme 31 im wesentlichen senkrecht nach unten weist.
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Es sind weitere Ausgestaltungen (nicht dargestellt) denkbar, wobei das Sperrventil 35 ein mittels Magnetkraft beeinflussten Schaltvolumenstrom aufweist. Beispielsweise kann der Stößel 36 magnetisch oder magnetisierbar ausgebildet sein, wobei anstelle des abstoßenden Federmittels 38 oder zusätzlich zu den Federmittel 38 eine Magnetkraft derart auf den Stößel 36 wirkt, so dass der Stößel 36 entgegen der Strömungsrichtung S wirkt. Es ist denkbar, zwischen dem Stößel 36 und dem Ventilkörper 27 nicht magnetische Distanzelemente oder dergleichen einzusetzen.
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In der 10 ist eine alternative Ausführung des Versorgungssystem 2 dargestellt. Die Filtervorrichtung ist diesmal stromaufwärts der Fluidpumpe 16 angeordnet, die bzw. deren Motor M wieder steuerbar ausgebildet ist. Stromabwärts der Fluidpumpe 16 ist wieder ein Rückschlagventil 18 angeordnet, über das die Fluidpumpe 16 mit der Hauptdruckleitung 15 verbunden ist. Parallel zu der Fluidpumpe 16 ist in dem Versorgungssystem 2 eine weitere Fluidpumpe 38 angeordnet, wobei ihre Saugseite auch über die Filtervorrichtung 17 mit dem Reservoir 14 verbunden ist. Die Fluidpumpe 38 wird üblicherweise von einem Kraftfahrzeugantriebsmotor angetrieben und liefert das Fluid auch wenn die Fluidpumpe 16 steht. Sie kann aber auch von einem Elektromotor angetrieben werden, der als ein separater Motor ausgeführt ist oder von dem Motor M, der dann die beiden Pumpen treibt. In dem letzteren Fall ist aber die Fluidpumpe 16 mit dem Motor M über eine steuerbare Trennkupplung oder einen Freilauf verbunden. Die Druckseite der Pumpe 38 ist mit der Hauptdruckleitung 15 und über ein mit der Fluidpumpe 16 gemeinsames Druckbegrenzungsventil 21 mit der ersten Rückführleitung 20 verbunden, die mit der Saugseite der Pumpe 38 bzw. über die Filtervorrichtung 17 mit dem Reservoir in Verbindung steht. Eine zweite Rückführleitung 22 verbindet die Druckseite der Fluidpumpe 16 mit dem Reservoir 14, wobei in der Nähe deren höchsten Punktes ist in der ein volumenstrombetätigtes Sperrventil 24 angeordnet. Die Rückführleitung 22 kann stromabwärts des Sperrventils 24 auch gleich beendet werden, was eine einfachere geeignete Platzierung des Ventils ermöglicht. Das Sperrventil 24 liegt über dem Reservoir 14 und ist mit ihm strömungstechnisch verbunden. Wenn der Kraftfahrzeugantriebsmotor 39 im Betrieb ist, wird die Fluidpumpe 38 von ihm angetrieben, wobei in gewissen Betriebsphasen die elektrisch angetriebene Fluidpumpe 16 steht. Insbesondere während solchen Phasen können sich in der Leitungen wo sich das Fluid nicht bewegt, insbesondere in der Saugleitung der Fluidpumpe 16, Gasblasen sammeln. Weil das Gas viel geringere Dichte als das Fluid hat, werden nach Inbetriebnahme der Fluidpumpe 16 die Gasblasen über das Sperrventil 24 schnell abgeschieden und können somit nicht in die Hauptdruckleitung 15 gelangen. Beim Erreichen einer Schaltschwelle für den Volumenstromdurchsatz schließt das Ventil 24. Dank geeigneter Platzierung des Sperrventils 24 ist somit eine schnelle und sichere Entlüftung des Systems erreicht. Die Fluidpumpe 16 kann sowohl während des Betriebs der Fluidpumpe 38 aber als auch wenn sie steht in Betrieb genommen. Der letztere Fall ist typisch für Kraftfahrzeuge, die mit einem Start-Stopp-System ausgestattet sind.
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Durch die vorgeschlagenen Sperrventile 24, 24a, 24b sowie 35 ist ein verlustarmes Filtern und ein leckagefreies Laden ohne einen drucklosen Motoranlauf in gleichzeitig kompakter und kostengünstiger Bauweise realisiert, wobei das volumenstrombetätigte Sperrventil 24, 24a, 24b und 35 robust und wenig störanfällig ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Hydraulikkreislauf
- 2
- Versorgungssystem
- 3
- Steuersystem
- 4
- Teilsystem
- 5
- Teilsystem
- 6
- Aktuator
- 7
- Aktuator
- 8
- Aktuator
- 9
- Aktuator
- 10
- Aktuator
- 11
- Aktuator
- 12
- Teilsystemdruckleitung
- 13
- Teilsystemdruckleitung
- 14
- Reservoir
- 15
- Hauptdruckleitung
- 16
- Fluidpumpe
- 17
- Filtervorrichtung
- 18
- Rückschlagventil
- 19
- Druckspeichervorrichtung
- 20
- Rückführleitung
- 21
- Druckbegrenzungsventil
- 22
- Rückführleitung
- 23
- Ventil
- 24
- Sperrventil
- 24a
- Sperrventil
- 24b
- Sperrventil
- 25
- Mechatronikvorrichtung
- 26
- Gehäuse
- 27
- Ventilkörper
- 28
- Schließkegel
- 29
- Oberteil
- 30
- Unterteil
- 31
- Aufnahme
- 32
- unterer Anschluss
- 33
- oberer Anschluss
- 34
- Auslass
- 35
- Sperrventil
- 36
- Stößel
- 37
- Sacklochbohrung
- 38
- Fluidpumpe
- 39
- Kraftfahrzeugantriebsmotor
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102008046350 A1 [0002]
