DE102022211777A1 - Ventilsystem - Google Patents

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Stephan Hahn
Dennis Reimann
Simon Winter
Uwe Heitz
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ZF Friedrichshafen AG
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ZF CV Systems Europe BV
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Ventilsystem zur fluidbasierten Betätigung eines Kolbens, insbesondere für eine Kupplungsbetätigung, umfassend eine erste Ventileinrichtung und eine zweite Ventileinrichtung, wobei die erste Ventileinrichtung zumindest zwei erste Ventile aufweist und wobei die zweite Ventileinrichtung zumindest zwei zweite Ventile aufweist wobei die zumindest zwei ersten Ventile parallelgeschaltet sind, die zumindest zwei zweiten Ventile parallelgeschaltet sind und wobei ein Verstärkungsventil angeordnet ist, wobei das Verstärkungsventil parallel zu den ersten Ventilen geschaltet ist und einen größeren Durchflussquerschnitt als die ersten Ventile aufweist, und/oder wobei jeweils ein erstes Ventil mit einem zweiten Ventil, insbesondere mit allen zweiten Ventilen, in Reihe geschaltet ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Ventilsystem zur fluidbasierten Betätigung eines Kolbens, insbesondere einer Kupplung, umfassend eine erste Ventileinrichtung und eine zweite Ventileinrichtung.
  • Die Erfindung betrifft weiter ein Verfahren zur Steuerung eines Volumenstroms eines Fluids in einem Ventilsystem.
  • Obwohl die vorliegende Erfindung allgemein auf beliebige Ventilsysteme anwendbar ist, wird die vorliegende Erfindung anhand eines Ventilsystems für einen Kolben einer Kupplung erläutert.
  • Bekannte Ventilsysteme für Kupplungen schwerer Nutzfahrzeuge umfassen eine erste Ventileinrichtung zum Steuern des Zuflusses zu einem Kolben und eine zweite Ventileinrichtung zum Steuern des Abflusses vom Kolben. Beide Ventilsysteme umfassen dabei zwei 2/2-Ventile mit unterschiedlichen Durchmessern. Durch unterschiedliche Ansteuerung der Ventile können verschiedene Durchflussmengen bereitgestellt werden.
  • Effekte wie Totvolumen oder Hysteresen beschränken insbesondere bei Druckluftsystemen die Leistungsfähigkeit der Kupplung. Hierdurch kann die Schaltgeschwindigkeit verringert und eine genaue Steuerung des Volumenstroms verhindert werden, sodass sich die Dauer des Kupplungsvorgangs erhöht. Dies führt zu erhöhtem Kraftstoffverbrauch.
  • Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Ventilsystem zur fluidbasierten Betätigung eines Kolbens und ein Verfahren zur Steuerung eines Volumenstroms eines Fluids in einem Ventilsystem bereitzustellen, welche eine hohe Schaltgeschwindigkeit und gleichzeitig eine genaue Steuerung des Volumenstroms ermöglichen.
  • Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein alternatives Ventilsystem zur fluidbasierten Betätigung eines Kolbens und ein alternatives Verfahren zur Steuerung eines Volumenstroms eines Fluids in einem Ventilsystem bereitzustellen.
  • Die vorliegende Erfindung löst die vorstehend genannten Aufgaben bei einem Ventilsystem zur fluidbasierten Betätigung eines Kolbens, insbesondere für eine Kupplungsbetätigung, umfassend eine erste Ventileinrichtung und eine zweite Ventileinrichtung, wobei die erste Ventileinrichtung zumindest zwei erste Ventile aufweist und wobei die zweite Ventileinrichtung zumindest zwei zweite Ventile aufweist dadurch, dass die zumindest zwei ersten Ventile parallelgeschaltet sind, die zumindest zwei zweiten Ventile parallelgeschaltet sind und dass ein Verstärkungsventil angeordnet ist, wobei das Verstärkungsventil parallel zu den ersten Ventilen geschaltet ist und einen größeren Durchflussquerschnitt als die ersten Ventile aufweist, und/oder dass jeweils ein erstes Ventil mit einem zweiten Ventil, insbesondere mit allen zweiten Ventilen, in Reihe geschaltet ist.
  • Die vorliegende Erfindung löst die vorstehend genannten Aufgaben ebenfalls durch ein Verfahren zum Steuern eines Volumenstroms eines Fluids in einem Ventilsystem gemäß einem der Ansprüche 1-15, umfassend die Schritte:
    • - Betätigen zumindest eines der ersten Ventile der ersten Ventileinrichtung zum Freigeben eines ersten Volumenstroms,
    • - Betätigen zumindest eines weiteren der ersten Ventile der ersten Ventileinrichtung und/oder Betätigen zumindest eines der zweiten Ventile der zweiten Ventileinrichtung zum Freigeben eines zweiten Volumenstroms,
    • - Betätigen des Verstärkungsventils durch Betätigen von zumindest zwei der ersten Ventile der ersten Ventileinrichtung und/oder Betätigen zumindest eines weiteren zweiten Ventils der zweiten Ventileinrichtung zum Freigeben eines dritten Volumenstroms.
  • Einer der damit erzielten Vorteile ist, dass das Ventilsystem einen hohen Volumenstrom bereitstellen kann. Ein weiterer Vorteil ist, dass der Volumenstrom genauer einstellbar ist. Darüber hinaus ist ein Vorteil, dass die ersten Ventile der ersten Ventileinrichtung feiner dosierbar ausgeführt werden können, da durch das Verstärkungsventil ein hoher Volumenstrom ermöglicht wird. Außerdem kann eine gewünschte Position des Kolbens in kürzerer Zeit erreicht werden.
  • Weitere Merkmale, Vorteile und weitere Ausführungsformen sind im Folgenden beschrieben oder werden dadurch offenbar.
  • Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist das Verstärkungsventil betätigbar anhand einer Betätigung von zumindest zwei der ersten Ventile. Ein Vorteil hiervon ist, dass ein hoher Volumenstrom des Fluids ermöglicht wird.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist das Verstärkungsventil als ein druckaktivierbares Ventil ausgebildet. Ein Vorteil hiervon ist, dass das Verstärkungsventil mit zumindest zwei der ersten Ventile verbunden werden kann, sodass das Verstärkungsventil „automatisch“ betätigt werden kann.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist eine Betätigungseinrichtung zur Betätigung des Verstärkungsventils mittels eines Zweidruckventils mit zwei der ersten Ventile verbunden. Ein Zweidruckventil ist ein Ventil mit zwei Zuflüssen und einem Abfluss. Das Zweidruckventil erlaubt lediglich dann einen Abfluss eines Fluids, wenn beide Zuflüsse aktiviert bzw. geschaltet sind. Ein Vorteil hiervon ist, dass das Verstärkungsventil auf einfache Weise und ohne elektronische Steuerung aktiviert werden kann.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist zumindest eines der ersten Ventile drei Zugänge und zwei Schaltstellungen auf, insbesondere wobei die ersten Ventile 3/2-Ventile sind. Dabei kann die erste Schaltstellung einen Fluidfluss von der Fluidquelle zu dem Kolben ermöglichen und die zweite Schaltstellung kann einen umgekehrten Fluidfluss zu einer Fluidsenke ermöglichen. Ein Vorteil hiervon ist, dass ein Druck, der aufgebaut wurde, um das Verstärkungsventil zu betätigen, wieder abgelassen werden kann.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist zumindest ein erstes Ventil mit einem Rückschlagventil verbunden. Insbesondere können alle ersten Ventile mit einem Rückschlagventil verbunden sein. Da 3/2-Ventile nicht schließen können, können die Rückschlagventile genutzt werden, um einen Rückfluss des Fluids zu verhindern.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weisen zumindest zwei der ersten Ventile, unterschiedliche Durchflussquerschnitte auf und/oder sind jeweils mit einer Blende verbunden, wobei die zumindest zwei Blenden unterschiedliche Durchflussquerschnitte aufweisen. Ein Vorteil hiervon ist, dass Fluidströme mit unterschiedlichen Volumenströmen bereitgestellt werden können, je nach Aktivierung bzw. Betätigung der Ventile.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weisen zumindest zwei der zweiten Ventile unterschiedliche Durchflussquerschnitte auf. Einer der damit erzielten Vorteile ist, dass ein Volumenstrom im Abfluss genauer eingestellt werden kann, wenn die zweiten Ventile in einem Abfluss des Kolbens angeordnet sind. Ein weiterer Vorteil ist, dass der Zufluss zu dem Kolben genauer eingestellt werden kann, wenn die zweiten Ventile in einem Zufluss des Kolbens angeordnet sind.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die erste Ventileinrichtung zur Steuerung des Zuflusses des Fluids zum Kolben ausgebildet und die zweite Ventileinrichtung ist zur Steuerung des Abflusses vom Kolben ausgebildet. Ein Vorteil hiervon ist, dass die beiden Ventilsysteme unabhängig voneinander ausgelegt werden können. Hierdurch kann beispielsweise die erste Ventileinrichtung einen hohen Volumenstrom ermöglichen und die zweite Ventileinrichtung einen genauen Volumenstrom ermöglichen. Insoweit kann durch eine Kombination von beispielsweise drei Ventilen eine größere Varianz bzw. Flexibilität in der Steuerung des Kolbens bereitgestellt werden.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist die erste Ventileinrichtung zumindest ein druckabhängiges Ventil auf, insbesondere wobei die Anzahl der druckabhängigen Ventile gleich der Anzahl der ersten Ventile ist. Ein Vorteil hiervon ist, dass die ersten Ventile durch die druckabhängigen Ventile angesteuert werden können.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist zumindest eine Betätigungsvorrichtung zur Betätigung des zumindest eines druckabhängigen Ventils jeweils mit einem ersten Ventil verbunden. Hierdurch kann das druckabhängige Ventil durch das erste Ventil betätigt werden. Das druckabhängige Ventil erlaubt in diesem Fall auf einfache Weise mehr Fluiddurchfluss, wenn dies erforderlich ist.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist ein erstes Ventil jeweils einstückig mit einem druckabhängigen Ventil ausgebildet. Dies erlaubt eine besonders kompakte Bauweise, da zwei Ventile zusammengefasst sind.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist zumindest eines der zweiten Ventile zwei Zugänge und zwei Schaltstellungen auf, insbesondere wobei das zumindest eine zweite Ventil als 2/2 Ventil ausgebildet ist, und ist ausgebildet in einer geöffneten Stellung einen Durchfluss in beide Richtungen bereitzustellen. Ein Vorteil hiervon ist, dass die zweiten Ventile sowohl für die Steuerung des Zuflussvolumenstroms als auch des Abflussvolumenstroms genutzt werden können.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind die ersten Ventile mit einer Durchflussblende verbunden, insbesondere ist die Durchflussblende parallel mit den zweiten Ventilen verbunden. Insbesondere können die Durchflussblenden in den jeweiligen Ventilen angeordnet sein. Die Durchflussblenden ermöglichen den Einsatz gleicher Ventile, sodass hier Kosten für die Beschaffung reduziert werden können. Ein Vorteil hiervon ist, dass bei Betätigung eines ersten Ventils bereits ein definierter Volumenstrom bereitgestellt werden kann. Indem die Durchflussblende parallel mit den zweiten Ventilen verbunden bzw. angeordnet bzw. geschaltet ist, können die zweiten Ventile unabhängig von der Blende betätigt werden, sodass der Volumenstrom genau eingestellt werden kann.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist eines der ersten Ventile ein Zuflussventil, das den Zufluss des Fluids zu den zweiten Ventilen steuert und eines der ersten Ventile ist ein Abflussventil, das den Abfluss von den zweiten Ventilen steuert. Ein Vorteil hiervon ist, dass die zweiten Ventile sowohl den Volumenstrom des Zuflusses als auch des Abflusses steuern können, sodass die Anzahl der Ventile reduziert werden kann.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird beim Betätigen zumindest eines der ersten Ventile der ersten Ventileinrichtung zumindest ein druckbasiertes Ventil der ersten Ventileinrichtung betätigt. Ein Vorteil hiervon ist, dass das druckbasierte Ventil auf einfache Weise betätigt wird.
  • Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der dazugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
  • Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
  • Bevorzugte Ausführungen und Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Bauteile oder Elemente beziehen.
  • Dabei zeigt in schematischer Form
    • 1 ein Ventilsystem gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
    • 2 ein Ventilsystem gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
    • 3 einen Verlauf eines Kolbenhubs gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
    • 4 ein Ventilsystem gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
    • 5 ein Ventilsystem gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
    • 6 Schritte eines Verfahrens gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 1 zeigt in schematischer Form ein Ventilsystem gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • In 1 ist ein Ventilsystem 1 gezeigt. Das Ventilsystem 1 umfasst eine erste Ventileinheit 2 zur Steuerung des Zuflusses zu einem Kolben 4 und eine zweite Ventileinheit 3 zur Steuerung des Abflusses von dem Kolben 4. Die erste Ventileinheit 2 umfasst zwei erste Ventile 5a, 5b, die als 3/2 Ventile ausgebildet sind. Die zwei ersten Ventile 5a, 5b sind mit einer Fluidquelle 6 verbunden. Über eine Betätigungseinrichtung 7a, 7b können die ersten Ventile 5a, 5b betätigt werden und geben so den Fluidstrom zu dem Kolben 4 frei. Die ersten Ventile 5a, 5b sind stromabwärts jeweils mit einem Rückschlagventil 8a, 8b verbunden, sodass kein Fluid vom Kolben zurück in die ersten Ventile fließen kann. Die beiden ersten Ventile 5a, 5b können unterschiedliche Durchflussöffnungen aufweisen, beispielsweise das eine zwischen 1 mm und 2 mm und das andere zwischen 2 und 3 mm, sodass durch Betätigung der ersten Ventile 5a, 5b unterschiedliche Volumenströme zu dem Kolben 4 realisiert werden können. Zusätzlich können die ersten Ventile 5a, 5b jeweils stromabwärts mit einer Blende 14a, 14b verbunden sein. Hierdurch können standardisierte erste Ventile 5a, 5b genutzt werden, wobei der maximale Volumenstrom mittels der Blenden 14a, 14b auf einen gewünschten maximalen Volumenstrom reduziert wird.
  • Außerdem sind die ersten Ventile 5a, 5b stromabwärts mit einem Zweidruckventil 9 verbunden. Das Zweidruckventil 9 ist stromaufwärts mit einem Verstärkungsventil 10 verbunden. Wenn beide ersten Ventile 5a, 5b aktiviert werden, wird auch das Zweidruckventil 9 aktiviert, sodass das Fluid zu einer Betätigungseinrichtung 11 des Verstärkungsventils 10 geleitet wird. Hierdurch wird das Verstärkungsventil 10 aktiviert. Das Verstärkungsventil 10 kann einen größeren Querschnitt als die ersten Ventile 5a, 5b aufweisen, beispielsweise zwischen 3 und 5 mm. Somit wird bei Aktivierung der ersten beiden Ventile 5a, 5b ein hoher Volumenstrom des Fluids ermöglicht, da automatisch auch das Verstärkungsventil 10 aktiviert wird.
  • Die ersten Ventile 5a, 5b sind hier als 3/2 Ventile ausgeführt. In einem ersten Schaltzustand verbinden die ersten Ventile 5a, 5b die Fluidquelle 6 mit dem Kolben 4. In einem zweiten Zustand wird ein Rückfluss des Fluids von dem Zweidruckventil 9 zu einer Fluidsenke 12 ermöglicht. Somit kann der Druck zur Betätigung des Zweidruckventils 9 wieder abgelassen werden, sodass das Verstärkungsventil 10 nicht dauerhaft aktiviert wird.
  • Die zweite Ventileinheit 3 umfasst zwei zweite Ventile 13a, 13b. Die zweiten Ventile 13a, 13b steuern den Abfluss des Fluids von dem Kolben 4 zu der Fluidsenke 12. Die zweiten Ventile 13a, 13b können unterschiedliche Durchflussquerschnitte aufweisen, beispielsweise das eine zwischen 2 mm und 3 mm und das andere zwischen 3 mm und 4 mm, um ein genaueres Steuern des Volumenstroms des Abflusses zu ermöglichen.
  • 2 zeigt in schematischer Form ein Ventilsystem gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 2 zeigt im Wesentlichen ein Ventilsystem 1 gemäß 1. Im Gegensatz zu dem Ventilsystem 1 gemäß 1 weist das Ventilsystem 1 gemäß 2 drei verschiedene zweite Ventile 13a, 13b, 13c auf. Hierdurch kann auch der Abfluss des Fluids von dem Kolben 4 genauer geregelt werden. Da alle drei zweiten Ventile 13a, 13b, 13c parallelgeschaltet sind, können sie in beliebiger Kombination aktiviert werden, um so den Volumenstrom des Abflusses zu steuern.
  • 3 zeigt in schematischer Form einen Verlauf eines Kolbenhubs gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • Das Diagramm 200 zeigt auf der X-Achse 201 die Zeit in Sekunden und auf der Y-Achse 202 den Kolbenhub eines Ventilsystems 1 gemäß 1 und 2 in mm.
  • Es ist eine vorgegebene Sollkurve 203 gezeigt, deren Verlauf möglichst durch eine geeignete Schaltung der Ventile erreicht werden soll.
  • Der Verlauf 204 eines aus dem Stand-der-Technik bekannten Ventilsystems, umfassend aus zwei 2/2 Ventilen jeweils im Zufluss- und Abfluss, weist zunächst einen langsamen Anstieg an. Sobald die Sollkurve sinkt, benötigt das bekannte Ventilsystem 204 Zeit, um einen niedrigen Volumenstrom bereitzustellen.
  • Der Verlauf 205 eines Ventilsystems gemäß 1 mit einem Verstärkungsventil und zwei zweiten Ventilen steigt hingegen schneller an, da durch das Verstärkungsventil ein hoher Volumenstrom schnell bereitgestellt werden kann. Insbesondere kann auch der Einfluss des nichtlinearen initialen Ansteigens 208 des Volumenstroms, bedingt zum Beispiel durch Totvolumen, minimiert werden. Hierdurch steigt der Volumenstrom annähernd linear an. Außerdem kann durch die Kombination der ersten Ventile mit dem Verstärkungsventil ein starker Anstieg des Volumenstroms realisiert werden, ohne ein Überschießen eines Kolbens über eine gewünschte Position hinaus zu riskieren.
  • Der Verlauf 206 eines Ventilsystems gemäß 2 mit einem Verstärkungsventil und drei weiteren Ventilen ist ebenfalls dargestellt. Der Verlauf 206 steigt genauso schnell an, wie bei dem Verlauf 205 des Ventilsystems gemäß 1, kann jedoch bei dem starken Abfall des Sollverlaufs 207 schneller das gewünschte niedrigen Volumenstrom bereitstellen, da mehrere Ventile gleichzeitig angesteuert werden können.
  • 4 zeigt in schematischer Form ein Ventilsystem gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • In 4 ist nun ein Ventilsystem 1 gezeigt, welches zwei Ventileinheiten 2, 3 aufweist. Die erste Ventileinheit 2 steuert, ob Fluid dem Kolben 4 zu- oder von dem Kolben 4 abgeführt wird. Die zweite Ventileinheit 3 steuert die Größe des Volumenstroms zu und von dem Kolben 4. Die erste Ventileinheit 2 umfasst zwei erste Ventile 5a, 5b, die als 3/2-Ventile ausgebildet sind. Bei Betätigung der ersten Ventile 5a, 5b wird jeweils ein druckabhängiges Ventil 15a, 15b aktiviert, die als 2/2 Ventile ausgebildet sind. Da die ersten Ventile 5a, 5b als 3/2-Ventile ausgebildet sind, die sowohl mit der Fluidquelle 6 als auch der Fluidsenke 12 verbunden sind, kann ein aufgebauter Druck zum Aktivieren der druckabhängigen Ventile 15a, 15b wieder abgebaut werden.
  • Durch Betätigen des einen ersten Ventils 5a wird das druckabhängige Ventil 15a betätigt und so die Verbindung von der Fluidquelle 6 zum Kolben 4 bereitgestellt. Analog kann durch Betätigen des ersten Ventils 5b das druckabhänge Ventil 15b betätigt werden, sodass die Verbindung von dem Kolben 4 zu der Fluidsenke 12 bereitgestellt wird. Durch die druckabhängigen Ventile 15a, 15b kann also gesteuert werden, ob Fluid dem Kolben 4 zu- oder von dem Kolben 4 abgeführt wird.
  • Die zweite Ventileinheit 3 umfasst zwei zweite Ventile 13a, 13b und eine Blende 16. Die zweiten Ventile 13a, 13b sind bidirektional ausgebildet, können also Fluid in beide Richtungen freigeben bzw. ermöglichen. Die beiden zweiten Ventile 13a, 13b können unterschiedliche Durchflussöffnungen aufweisen, beispielsweise das eine Ventil 13a zwischen 2 mm und 3 mm und das andere Ventil 13b zwischen 3 mm und 4 mm. Wenn das eine zweite Ventil 15a betätigt wird, kann Fluid von der Fluidquelle 6 über eine Blende 16 zu dem Kolben 4 geleitet werden. Wenn der Volumenstrom erhöht werden soll, kann eines der beiden zweiten Ventile 13a, 13b oder beide zweiten Ventile 13a, 13b betätigt werden, um so den Volumenstrom zu steuern. Der maximal mögliche Volumenstrom ist dabei abhängig von dem druckbetätigten Ventil 15a, da sämtliches Fluid durch das druckbetätigte Ventil 15a geleitet wird.
  • Analog kann der Abfluss von dem Kolben 4 gesteuert werden, indem das druckbetätigte Ventil 15b betätigt wird. Zunächst wird lediglich Fluid von dem Kolben 4 durch die Blende 16 zu der Fluidsenke 12 geleitet. Durch selektives Betätigen der zweiten Ventile 13a, 13b kann die Größe des Volumenstroms gesteuert werden.
  • Es ist denkbar, dass mehr als zwei zweite Ventile 13a, 13b in der zweiten Ventileinheit 3 parallelgeschaltet werden, um eine noch feinere Abstufung des steuerbaren Volumenstroms zu ermöglichen.
  • 5 zeigt in schematischer Form ein Ventilsystem gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 5 zeigt im Wesentlichen ein Ventilsystem 1 gemäß 4. Das Ventilsystem 1 gemäß 5 unterscheidet sich von dem Ventilsystem 1 gemäß 4 dadurch, dass keine druckabhängigen Ventile in der ersten Ventileinheit 2 angeordnet sind. Das erste Ventil 5a verbindet direkt die Fluidquelle 6 mit dem Kolben 4 und das erste Ventil 5b verbindet direkt den Kolben 4 mit der Fluidsenke 12. Die Schaltordnung der ersten Ventile 5a, 5b entspricht der Schaltordnung der druckabhängigen Ventile gemäß 4.
  • Es ist denkbar, dass mehr als zwei zweite Ventile 13a, 13b in der zweiten Ventileinheit 3 parallelgeschaltet werden, um eine noch feinere Abstufung des steuerbaren Volumenstroms zu ermöglichen. Mittels einer Blende kann ebenfalls eine weitere dritte Stufe bereitgestellt werden und damit eine breite Ansteuerung für den Kolben ermöglicht werden.
  • 6 zeigt in schematischer Form Schritte eines Verfahrens gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • In einem ersten Schritt S1 wird zumindest eines der ersten Ventile der ersten Ventileinrichtung zum Erzeugen eines Volumenstroms betätigt.
  • Wenn der gewünschte Volumenstrom noch nicht hoch genug ist, kann in einem zweiten Schritt S2 zumindest ein weiteres der ersten Ventile der ersten Ventileinrichtung und/oder zumindest eines der zweiten Ventile der zweiten Ventileinrichtung betätigt werden. Wenn das Ventilsystem beispielsweise gemäß 1 ausgebildet ist, können mehrere erste Ventile parallelgeschaltet sein, sodass durch eine geeignete Kombination der verschiedenen ersten Ventile verschiedene Volumenströme erzeugt werden können. Wenn das Ventilsystem gemäß 4 ausgebildet ist, wird durch das gemäß Schritt S1 betätigte erste Ventil der Fluidfluss zu der zweiten Ventileinrichtung freigeschaltet. Anschließend können in der zweiten Ventileinrichtung eines der zweiten Ventile betätigt werden, um den Volumenstrom zu erhöhen. Die Ventile 5a, 5b gemäß 4 dienen hier als sogenannte „Pre-Select“-Ventile und können daher grob hinsichtlich der Steuerung ihres Volumenstroms ausgebildet sein, wobei die anderen Ventile dann zur Bereitstellung von feineren Abstufungen dienen und somit die „eigentlichen“ Steuerventile darstellen.
  • In einem weiteren Schritt S3 wird anschließend das Verstärkungsventil durch das Betätigen von zumindest zwei der ersten Ventile der ersten Ventileinrichtung. Alternativ oder zusätzlich kann zumindest ein weiteres der zweiten Ventile der zweiten Ventileinrichtung betätigt werden. Hierdurch wird der Volumenstrom weiter erhöht. Insbesondere in einem Ventilsystem gemäß 1 kann das Verstärkungsventil automatisch betätigt werden, wenn zwei der ersten Ventile betätigt sind. Dies kann durch ein Zweiwegeventil erreicht werden, das einer logischen „UND“-Verknüpfung von zwei ersten Ventilen entspricht. Durch das Verstärkungsventil wird somit automatisch der Volumenstrom stark erhöht, wenn zwei erste Ventile betätigt sind. In einer Ventileinrichtung gemäß 4 kann zur Erhöhung des Volumenstroms eine beliebige Anzahl der parallel geschalteten zweiten Ventile der zweiten Ventileinrichtung betätigt werden. Auf diese Weise kann der Volumenstrom in verschiedenen Stufen betätigt werden.
  • Es ist ebenfalls möglich, dass die ersten Ventile jeweils ein druckbasiertes Ventil der ersten Einrichtung betätigen. In diesem Fall kann das erste Ventil als 3/2-Ventil ausgebildet sein, um einen Rückfluss des Fluids von einer Betätigungseinheit des druckbasierten Ventils zu ermöglichen. Das druckbasierte Ventil wird somit betätigt, wenn das erste Ventil betätigt wird und ermöglicht den Fluidfluss zu einem Kolben.
  • Zum Entfernen des Fluids von dem Kolben können eine beliebige Anzahl der zweiten Ventile betätigt werden. Hierdurch kann das Fluid vom Kolben zu einer Fluidsenke fließen. Durch die mehreren zweiten Ventile kann der Volumenstrom des Rückflusses eingestellt werden. Insbesondere wenn das Ventilsystem gemäß 4 ausgebildet ist, kann zusätzlich ein erstes Ventil betätigt werden, um den Fluidfluss zu der Fluidsenke zu ermöglichen. Die ersten Ventile aktivieren und deaktivieren somit den Zu- und Abfluss des Fluids zu und vom Kolben.
  • Zusammenfassend weist zumindest eine der Ausführungsformen der Erfindung zumindest einen der folgenden Vorteile auf und/oder zumindest eines der folgenden Merkmale:
    • - Hoher Volumenstrom eines Fluids zum Kolben und vom Kolben weg.
    • - Gute Einstellbarkeit des Volumenstroms.
    • - Schnelles Erreichen einer gewünschten Kolbenposition.
  • Obwohl die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, ist sie nicht darauf beschränkt, sondern auf vielfältige Weise modifizierbar.
  • Bezugszeichen
  • 1
    Ventilsystem
    2
    erste Ventileinheit
    3
    zweite Ventileinheit
    4
    Kolben
    5a, b
    erstes Ventil
    6
    Fluidquelle
    7a, b
    Betätigungseinrichtung
    8a, b
    Rückschlagventil
    9
    Zweidruckventil
    10
    Verstärkungsventil
    11
    Betätigungseinrichtung
    12
    Fluidsenke
    13a, b
    zweites Ventil
    14a, b
    Blende
    15a, b
    druckabhängiges Ventil
    16
    Blende
    200
    Diagramm
    201
    X-Achse
    202
    Y-Achse
    203
    Sollkurve
    204
    Verlauf nach Stand der Technik
    205
    Verlauf Ventilsystem gemäß 1
    206
    Verlauf Ventilsystem gemäß 2
    207
    Abfall
    208
    nichtlineares Ansteigen
    S1
    Schritt 1
    S2
    Schritt 2
    S3
    Schritt 3

Claims (17)

  1. Ventilsystem (1) zur fluidbasierten Betätigung eines Kolbens (4), insbesondere für eine Kupplungsbetätigung, umfassend eine erste Ventileinrichtung (2) und eine zweite Ventileinrichtung (3), wobei die erste Ventileinrichtung (2) zumindest zwei erste Ventile (5a, 5b) aufweist und wobei die zweite Ventileinrichtung (3) zumindest zwei zweite Ventile (13a, 13b) aufweist dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest zwei ersten Ventile (5a, 5b) parallelgeschaltet sind, die zumindest zwei zweiten Ventile (13a, 13b) parallelgeschaltet sind und dass ein Verstärkungsventil (10) angeordnet ist, wobei das Verstärkungsventil (10) parallel zu den ersten Ventilen (5a, 5b) geschaltet ist und einen größeren Durchflussquerschnitt als die ersten Ventile (5a, 5b) aufweist, und/oder dass jeweils ein erstes Ventil (5a, 5b) mit einem zweiten Ventil (13a, 13b), insbesondere mit allen zweiten Ventilen (13a, 13b), in Reihe geschaltet ist.
  2. Ventilsystem (1) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstärkungsventil (10) betätigbar ist anhand einer Betätigung von zumindest zwei der ersten Ventile (5a, 5b) betätigt sind.
  3. Ventilsystem (1) gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstärkungsventil (10) als ein druckaktivierbares Ventil ausgebildet ist.
  4. Ventilsystem (1) gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Betätigungseinrichtung (11) zur Betätigung des Verstärkungsventils (10) mittels eines Zweidruckventils mit zwei der ersten Ventile verbunden ist.
  5. Ventilsystem (1) gemäß einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eines der ersten Ventile (5a, 5b) drei Zugänge und zwei Schaltstellungen aufweist, insbesondere wobei die ersten Ventile (5a, 5b) 3/2-Ventile sind.
  6. Ventilsystem (1) gemäß einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein erstes Ventil (5a, 5b) mit einem Rückschlagventil (8a, 8b) verbunden ist.
  7. Ventilsystem (1) gemäß einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei der ersten Ventile (5a, 5b), unterschiedliche Durchflussquerschnitte aufweisen und/oder jeweils mit einer Blende (14a, 14b) verbunden sind, wobei die zumindest zwei Blenden (14a, 14b) unterschiedliche Durchflussquerschnitte aufweisen.
  8. Ventilsystem (1) gemäß einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei der zweiten Ventile (13a, 13b) unterschiedliche Durchflussquerschnitte aufweisen.
  9. Ventilsystem (1) gemäß einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Ventileinrichtung (2) zur Steuerung des Zuflusses des Fluids zum Kolben (4) ausgebildet ist und die zweite Ventileinrichtung (3) zur Steuerung des Abflusses vom Kolben (4) ausgebildet ist.
  10. Ventilsystem (1) gemäß einem der Ansprüche 1-9, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Ventileinrichtung (2) zumindest ein druckabhängiges Ventil (15a, 15b) aufweist, insbesondere wobei die Anzahl der druckabhängigen Ventile (15a, 15b) gleich der Anzahl der ersten Ventile (5a, 5b) ist.
  11. Ventilsystem (1) gemäß einem der Ansprüche 1-10, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Betätigungsvorrichtung zur Betätigung des zumindest einen druckabhängigen Ventils (15a, 15b) jeweils mit einem ersten Ventil (5a, 5b) verbunden ist.
  12. Ventilsystem (1) gemäß einem der Ansprüche 1-11, dadurch gekennzeichnet, dass ein erstes Ventil (5a, 5b) jeweils einstückig mit einem druckabhängigen Ventil (15a, 15b) ausgebildet ist.
  13. Ventilsystem (1) gemäß einem der Ansprüche 1-12, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eines der zweiten Ventile (13a, 13b) zwei Zugänge und zwei Schaltstellungen aufweist, insbesondere wobei das zumindest eine zweite Ventil als 2/2 Ventil ausgebildet ist, und ausgebildet ist, in einer geöffneten Stellung einen Durchfluss in beide Richtungen bereitzustellen.
  14. Ventilsystem (1) gemäß einem der Ansprüche 1-13, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Ventile (5a, 5b) mit einer Durchflussblende (16) verbunden sind, insbesondere wobei die Durchflussblende (16) parallel mit den zweiten Ventilen (13a, 13b) verbunden ist.
  15. Ventilsystem (1) gemäß einem der Ansprüche 1-14, dadurch gekennzeichnet, dass eines der ersten Ventile (5a) ein Zuflussventil ist, das den Zufluss des Fluids zu den zweiten Ventilen (13a, 13b) steuert und dass eines der ersten Ventile (5b) ein Abflussventil ist, das den Abfluss von den zweiten Ventilen (13a, 13b) steuert.
  16. Verfahren zum Steuern eines Volumenstroms eines Fluids in einem Ventilsystem (1) gemäß einem der Ansprüche 1-15, umfassend die Schritte: - Betätigen (S1) zumindest eines der ersten Ventile (5a, 5b) der ersten Ventileinrichtung (2) zum Erzeugen eines Volumenstroms, - Betätigen (S2) zumindest eines weiteren der ersten Ventile (5a, 5b) der ersten Ventileinrichtung (2) und/oder Betätigen zumindest eines der zweiten Ventile (13a, 13b) der zweiten Ventileinrichtung (3) zum Erhöhen des Volumenstroms, - Betätigen (S3) des Verstärkungsventils (10) durch Betätigen von zumindest zwei der ersten Ventile (5a, 5b) der ersten Ventileinrichtung (2) und/oder Betätigen zumindest eines weiteren zweiten Ventils (13a, 13b) der zweiten Ventileinrichtung (3) zum weiteren Erhöhen des Volumenstroms.
  17. Verfahren gemäß Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass beim Betätigen zumindest eines der ersten Ventile (5a, 5b) der ersten Ventileinrichtung (2) zumindest ein druckbasiertes Ventil (15a, 15b) der ersten Ventileinrichtung (2) betätigt wird.
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