DE10333236B4

DE10333236B4 - Steuerventil zur Steuerung eines Volumenstromes, insbesondere zur Steuerung eines Kühlmittelstromes zur Kühlung der Kupplung eines Doppelkupplungsgetriebes eines Kraftfahrzeuges

Info

Publication number: DE10333236B4
Application number: DE2003133236
Authority: DE
Inventors: Bernd Morthorst; Gerhard Preine; Thomas Pape; Holger Tagge
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2003-07-21
Filing date: 2003-07-21
Publication date: 2013-06-27
Anticipated expiration: 2023-07-22
Also published as: DE10333236A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Steuerventil (1) zur Steuerung eines Volumenstromes ), insbesondere zur Steuerung eines Kühlmittelstromes zur Kühlung der Kupplung eines Doppelkupplungsgetriebes eines Kraftfahrzeuges, wobei das Steuerventil (1) ein Gehäuse (2) mit mindestens einem Zulauf (3) und mindestens einem Ablauf (4) aufweist und innerhalb des Gehäuses (2) mindestens zwei Steuerkolben (5, 6) vorgesehen sind, wobei jeder Steuerkolben (5, 6) axial verschiebbar gelagert ist und mindestens eine Ausnehmung und/oder Öffnung zum Durchlass des Volumenstromes vom Zulauf (3) zum Ablauf (4) aufweist. Eine optimale Steuerung/Regelung ist dadurch gegeben, dass die Steuerkolben (1) durch einen zumindest auf die ersten Endflächen (5a, 6a) der Steuerkolben (5, 6) wirkenden Steuerdruck (PS) entgegen jeweils einer durch ein vorgesehenes Federelement (11, 12) erzeugten Federkraft unabhängig voneinander verschiebbar sind, dass die Ausnehmung und/oder Öffnungen (7, 8, 9 bzw. 10) der Steuerkolben (5, 6) sowie die Federkräfte derart ausgeführt bzw. ausgewählt sind, dass der Volumenstrom ) in Abhängigkeit des jeweiligen aktuellen Steuerdruckes (PS) in zumindest zwei Teilbereichen (T1, T2 und To) auf unterschiedliche Weise realisierbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Steuerventil zur Steuerung und/oder Regelung eines Volumenstromes, nämlich zur Steuerung eines Kühlmittelstromes zur Kühlung der Kupplung eines Doppelkupplungsgetriebes eines Kraftfahrzeuges, wobei das Steuerventil ein Gehäuse mit mindestens einem Zulauf und mindestens einem Ablauf aufweist und innerhalb des Gehäuses mindestens zwei Steuerkolben vorgesehen sind, wobei jeder Steuerkolben axial verschiebbar gelagert ist und mindestens eine Ausnehmung und/oder eine Öffnung zum Durchlass des Volumenstromes vom Zulauf zum Ablauf aufweist.
Die im Stand der Technik bekannten Steuerventile weisen unterschiedlich ausgebildete Steuerkolben, sogenannte „Kolbenschieber” auf. So sind Steuerventile bekannt, die nur einen Steuerkolben aufweisen, der vorzugsweise zwar einerseits der dauernd wirkenden Kraft einer Feder ausgesetzt ist, andererseits aber mit Hilfe der Kraft eines Elektromagneten oder eines Impulsorganes entsprechend axial verschiebbar ist. Bei Betrieb des Elektromagneten bzw. des Impulsorganes, anders ausgedrückt bei Betrieb der entsprechenden Kraftquelle wird der Steuerkolben dann gegen die Kraft der Feder in eine bestimmte Lage/Position axial verschoben. Es ist ein Zulauf und ein Ablauf im Gehäuse des Steuerventils vorgesehen, so dass mit Hilfe der Lage/Position des Steuerkolbens und vorzugsweise mit im Steuerkolben ausgebildeten Ausnehmungen und/oder Öffnungen, die vorzugsweise als Ringnuten ausgeführt sind, der Zulauf mit dem Ablauf entsprechend strömungstechnisch verbindbar ist, so dass vom Zulauf zum Ablauf ein Volumenstrom realisierbar ist.
Im Stand der Technik ist ein Steuerventil bekannt ( DE PS 949 265 ), bei dem das Gehäuse des Steuerventils einen ersten Steuerkolben und eine auf dem Steuerkolben axial verschiebbare Hülse (16), „die im weitesten Sinne” als „zweiter Steuerkolben” bezeichenbar ist, aufweist. Bei dem hier geschilderten bekannten Steuerventil ist der äußere Steuerkolben gegen die Kraft einer Feder beweglich, ist jedoch so angeordnet, dass dieser erst mitgenommen wird, wenn der innere Steuerkolben einen Teil seines Gesamthubes bereits zurückgelegt hat.
Weiterhin ist im Stand der Technik aus der DE 196 27 438 C2 ein Steuerventil bekannt, mit dessen Hilfe unterschiedliche Betriebszustände in einem Pumpenkreislauf realisiert werden. Einerseits kann mit Hilfe dieses Steuerventils, wenn ein hoher Verbrauch auf Seiten des Verbrauchers des Pumpenkreislaufes und ein dementsprechend hoher Druck in einer Kammer vorliegt, nur ein geringfügiger Rückfluss des Druckfluids vom Ausgang der Pumpe zur Saugseite realisiert werden, andererseits, wenn der Verbrauch des Druckfluids zum Verbraucher gering ist, kann das Steuerventil so angesteuert werden, dass ein größerer Volumenstrom von der Pumpe zur Saugseite gefördert wird.
Allerdings ist die Steuerung der Volumenströme mit den zuvor genannten bisher bekannten Steuerventilen noch nicht optimal.
Die Praxis hat gezeigt, dass insbesondere bei geringen Volumenströmen eine „Feineinstellung” der Volumenströme problematisch ist, wenn nämlich mit dem gleichen Steuerventil auch große Volumenströme realisiert werden müssen. Die bisherige Anordnung der Ausnehmungen und/oder der Öffnungen im Steuerkolben bzw. das Zusammenwirken der beiden Steuerkolben ist bisher noch nicht so optimal ausgebildet, dass einerseits insbesondere geringe Volumenströme exakt eingestellt werden können, andererseits aber auch sehr große Volumenströme exakt realisiert werden können.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, das eingangs genannte Steuerventil derart auszugestalten und weiterzubilden, dass einerseits geringe Volumenströme wie aber auch große Volumenströme optimal einstellbar sind, wobei der Bauraum des Steuerventils möglichst gering gehalten ist.
Die zuvor aufgezeigte Aufgabe ist nun durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Dadurch dass nun zunächst zwei Steuerkolben vorgesehen sind, die unabhängig voreinander arbeiten, nämlich verschoben werden können und eben nicht mehr – wie bisher im Stand der Technik – bedingt zueinander und abhängig voneinander verschiebbar sind, ist zunächst die Flexibilität des Steuerventils entsprechend erhöht. Weiterhin sind die Ausnehmungen und/oder Öffnungen der Steuerkolben sowie die Federkräfte nun derart ausgeführt bzw. ausgewählt, dass der Volumenstrom in Abhängigkeit des jeweiligen aktuellen Steuerdruckes in zumindest in zwei Teilbereichen auf unterschiedliche Weise realisierbar ist. Auf Grund der entsprechenden Ausbildung der Steuerkolben, deren unabhängiger Verschiebung voneinander sowie der entsprechenden Ausbildungen der Ausnehmungen und/oder Öffnungen wird erreicht, dass mehrere Teilbereiche, nämlich mindestens zwei Teilbereiche für bestimmte Werte/Bereiche von Steuerdrücken realisiert sind, in denen der Volumenstrom auf unterschiedliche Weise realisiert werden kann, nämlich in einem ersten Teilbereich im wesentlichen ein konstanter und geringerer Volumenstrom realisierbar ist, als in einem zweiten Teilbereich, wo dann ein größerer und zunehmender Volumenstrom realisierbar ist. Weiterhin ist das Steuerventil so ausgebildet, dass der Bauraum des gesamter Steuerventils äußerst gering ist, was natürlich erhebliche Vorteile, insbesondere im Kraftfahrzeugbau zur Folge hat. Weiterhin könnte das hier beschriebene Steuerventil so realisiert werden, dass die beiden Steuerkolben entsprechend in eine Bohrung eines Gehäuses eingesetzt werden können, d. h. bereits bestehende Vorrichtungen können also leicht nachgerüstet werden. Im Ergebnis sind die eingangs beschriebenen Nachteile vermieden und entsprechende Vorteile erzielt.
Es gibt nun unterschiedliche Möglichkeiten, das erfindungsgemäße Steuerventil auf vorteilhafte Art und Weise auszugestalten und weiterzubilden. Hierfür darf zunächst auf die dem Patentanspruch 1 nachgeordneten Patentanspüche verwiesen werden. Im folgenden soll nun ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der folgenden Zeichnung und der dazugehörenden Beschreibung näher erläutert werden.
In der Zeichnung zeigt
1 das erfindungsgemäße Steuerventil in schematischer teilweise geschnittener schematischer Darstellung in vollständig geschlossener Stellung,
2 des erfindungsgemäße Steuerventil in schematischer, teilweise geschnittener Darstellung in leicht geöffneter Stellung,
3 das erfindungsgemäße Steuerventil in schematischer teilweiser geschnittener Darstellung bei dem Übergang vom ersten in den zweiten Teilbereich,
4 das erfindungsgemäße Steuerventil in schematisch teilweise geschnittener Darstellung in vollständig geöffneter Position und
5 eine graphische Darstellung des Verlaufes des Volumenstromes in Abhängigkeit des jeweils aktuellen Steuerdruckes, insbesondere die Darstellung der realisierten Teilbereiche zur Steuerung/Regelung des Volumenstromes in Abhängigkeit des jeweiligen Steuerdruckes in schematischer Darstellung.
Die 1 bis 5 zeigen zumindest teilweise ein Steuerventil 1 in schematischer geschnittener Darstellung von der Seite, wobei insbesondere die Funktionsweise, d. h. die Steuerung des Volumenstromes in Abhängigkeit des Steuerdruckes schematisch in der 5 dargestellt ist.
Das hier dargestellte Steuerventil 1 ist zur Steuerung und/oder Regelung eines Kühlmittelstromes zur Kühlung der Kupplung eines Doppelkupplungsgetriebes eines Kraftfahrzeuges geeignet bzw. bestimmt. Denkbar ist auch die Verwendung zur Kühlung einer nasslaufenden Getriebekupplung.
Mit dem hier dargestellten Steuerventil 1 lässt sich der Volumenstrom, d. h. hier der Kühlmittelstrom optimal regeln, da insbesondere kleine Volumenströme sehr genau gesteuert bzw. geregelt werden können aber auch große Volumenströme optimal einstellbar sind. Dies soll im folgenden näher erläutert werden:
Die 1 bis 4 zeigen nunmehr das erfindungsgemäße Steuerventil 1 zur Steuerung und/oder Regelung eines Volumenstromes, hier eines Kühlmittelstromes zur Kühlung der nicht dargestellten Kupplung eines nicht dargestellten Doppelkupplungsgetriebes eines nicht dargestellten Kraftfahrzeuges. Das Steuerventil 1 weist ein Gehäuse 2 mit einem Zulauf 3 und einem Ablauf 4 auf. Der Zulauf 3 ist mit dem Kühlmittelkreislauf entsprechend verbunden, wobei der Ablauf 4 zur Kupplung des Doppelkupplungsgetriebes führt, also von hier aus der Volumenstrom zur Kupplung gelangt. Innerhalb des Gehäuses 2 sind nun zwei Steuerkolben 5 und 6 vorgesehen, wobei jeder Steuerkolben 5 und 6 axial verschiebbar gelagert ist und mindestens eine Ausnehmung bzw. eine Öffnung 7, 8, 9 bzw. 10 aufweist, so dass der Durchlass des Volumenstromes vom Zulauf 3 zum Ablauf 4 entsprechend realisierbar ist. Im folgenden werden noch die genauen Anordnungen, bzw. Ausbildungen der Ausnehmungen und/oder Öffnungen, die hier mit den Bezugsziffern „7 bis 10” bezeichnet sind, näher erläutert.
Zunächst ist aber entscheidend, dass die eingangs beschriebenen Nachteile nun dadurch vermieden sind, dass die Steuerkolben 5 und 6 durch einen zumindest auf die ersten Endflächen 5a bzw. 6a der Steuerkolben 5 und 6 wirkenden Steuerdruck P_S entgegen jeweils einer durch ein vorgesehenes Federelement 11 bzw. 12 erzeugten Federkraft unabhängig voneinander verschiebbar sind, und dass die Ausnehmungen und/oder Öffnungen 7 bis 10, der Steuerkolben 5 und 6 sowie die Federkräfte/Federkonstanten derart ausgeführt bzw. ausgewählt sind, dass der Volumenstrom in Abhängigkeit des Jeweiligen aktuellen Steuerdruckes P_S in zumindest zwei Teilbereichen T₁ und T₂ auf unterschiedliche Weise realisierbar ist. Dies darf im folgenden näher erläutert werden.
Zunächst ist aus den 1 bis 4 ersichtlich, dass der erste Steuerkolben 5 eine erste Endfläche 5a und der zweite Steuerkolben 6 eine zweite Endfläche 6a aufweist. Weiterhin weist jeweils auf der anderen Seite der erste Steuerkolben 5 dann eine zweite Endfläche 5b und der zweite Steuerkolben 6 eine zweite Endfläche 6b auf. Wie die 1 bis 4 zeigen, ist der erste Steuerkolben 5 axial verschiebbar innerhalb des zweiten Steuerkolbens 6 angeordnet, nämlich der erste Steuerkolben 5 ist als sogenannter „Innenschieber” und der zweite Steuerkolben 6 als sogenannter „Außenschieber” ausgefuhrt. Hierdurch bedingt, sind die beiden Steuerkolben 5 und 6 unabhängig voneinander verschiebbar, was die Flexibilität und das Steuerungs- und/oder Regelverhalten des Steuerventils 1 entsprechend beeinflusst.
Der Zulauf 3 und der Ablauf 4 sind hier in dem Gehäuse 2 als Ausnehmung bzw. Ringnuten gut erkennbar dargestellt. Durch den Zulauf 3 strömt das Kühlmittel dann, bei entsprechender Stellung der Steuerkolben 5 und 6 – unter dem üblichen Versorgungsdruck Pv stehend – dann zum Ablauf 4, und verlässt mit Hilfe des Ablaufes 4 das Gehäuse 2 des Steuerventiles 1 in Richtung der nicht dargestellten Kupplung, wobei es dann einen bestimmten Regeldruck Pr aufweist, da vom Zulauf 3 bis zum Ablauf 4 sich ein bestimmter Druckabfall eingestellt hat. Gut ersichtlich aus den 1 bis 4 ist ebenfalls mindestens eine Ausnehmung 13, die mit dem Tank des Kühlkreislaufes verbunden ist, insbesondere um Restöl aufzunehmen. Hierzu weist der zweite Steuerkolben 6 eine nicht näher bezeichnete Ausnehmung auf.
Weiterhin ist entscheidend, dass in den 1 bis 4, jeweils rechts dargestellt bzw. ein Hydraulikmedium mit dem Steuerdruck P_S über eine in dem Gehäuse 2 vorgesehene Zuführung 14 so in den hier nicht naher bezeichneten Innenraum des Steuerventils 1 geführt werden kann. dass dieser auf die jeweiligen Endflächen 5a und 6a der Steuerkolben 5 und 6 einwirken kann. Weiterhin ist entscheidend, was im folgenden noch näher erläutert werden wird, dass über eine weitere Zuführung 15 der über den Ablauf 4 abgeführte Kühlmittelstrom auch teilweise zurückgeführt werden kann, so dass auch die zweiten Endflächen 5b und 6b der Steuerkolben 5 und 6 also der jeweils dann so rükgeführte Regeldruck P_R einwirkt.
Wie die 1 bis 4 jeweils auf der linken Seite gut zeigen, ist ein erstes Federelement 11 vorgesehen und so ausgewählt bzw. angeordnet, dass eine bestimmte Federkraft auf den ersten Steuerkolben 5, vorzugsweise auf die zweite Endfläche 5b des ersten Steuerkolbens 5 einwirkt. Weiterhin ist ein zweites Federelement 12 vorgesehen und so ausgewählt bzw. angeordnet, dass eine bestimmte zweite Federkraft auf den zweiten Steuerkolben 6, vorzugsweise auf die zweite Endfläche 6b des Steuerkolbens 6 einwirkt. Hierzu ist insbesondere das zweite Federelement 12 innerhalb einer Hülse 16 gelagert, die in den nicht näher bezeichneten Innenraum des Steuerventils 1, der vorzugsweise auch als Bohrung ausgeführt werden kann und – wie in den 1 bis 4 ganz links ersichtlich – entsprechend angeordnet bzw. befestigt ist. Die Hülse 16 ist axial nicht verschiebbar gelagert und dichtet den Innenraum des Steuerventiles 1 gegen die äußere Umgebung ab.
Das erste Federelement 11 ist nun „weicher” ausgeführt als das zweite Federelement 12. Anders ausgedrückt, die Federkraft des ersten Federelementes 11 ist – bei gleicher Auslenkung – wesentlich geringer als die des zweiten Federelement 12. Die Federkennlinien der hier dargestellten ersten und zweiten Federelemente 11 und 12 sind daher – wie oben beschrieben – entsprechend unterschiedlich. Vorzugsweise sind die ersten und zweiten Federelemente 11 und 12 hier als Schraubenfedern ausgebildet.
Über die Zuführung 15 ist nun eine Strömungsverbindung zwischen dem Ablauf 4 und dem Bereich der zweiten Endflächen 5b und 6b der Steuerkolben 5 und 6 vorgesehen, so dass der im Ablauf 4 aktuell existierende Regeldruck P_R auch auf die jeweiligen zweiten Endflächen 5b und 6b der Steuerkolben 5 und 6 wirkt. Im folgenden sollen nun die Anordnungen und/oder Ausbildungen der Ausnehmungen bzw. Öffnungen 7 bis 10 der einzelnen Steuerkolben 5 und 6 näher erläutert werden:
Zunächst weist der erste Steuerkolben 5 eine erste Ausnehmung 7 auf, die vorzugsweise als ringförmige Nut ausgebildet ist, aber eine relativ große Breite – in axialer Richtung gesehen – aufweist. Weiterhin weist der zweite Steuerkolben 6 mindestens eine zweite Ausnehmung 8 auf, die auf der Umfangsfläche des zweiten Steuerkolbens 6 ähnlich zu der ersten Ausnehmung 7 des ersten Steuerkolbens 5 entsprechend ausgebildet ist, und ebenfalls eine – in axialer Richtung gesehen – relativ große Breite aufweist. Weiterhin weist der zweite Steuerkolben 6 mindestens eine erste Öffnung 9 und mindestens eine zweite Öffnung 10 auf. Die erste Öffnung 9 ist als eine Blende mit sich verengendem, vzw. stufenförmigen Querschnitt ausgebildet, wobei die zweite Öffnung 10 als eine Durchflussöffnung mit einem konstanten Querschnitt ausgeführt ist. Denkbar ist auch eine umgekehrte Anordnung der ersten und zweiten Öffnungen 9 und 10. Bei der bevorzugten dargestellten Ausführungsform sind jedoch zumindest mehrere Öffnungen 9 und 10 entlang des Umfanges des zweiten Steuerkolbens 6 vorgesehen, wie aus 1 bis 4 ersichtlich ist.
Weiterhin ist insbesondere aus der 3 ersichtlich, dass die zweite Ausnehmung 8 eine in Abhängigkeit der aktuellen Position des zweiten Steuerkolbens 6 mit dem Zulauf 3 zusammenwirkende Steuerkante 17 aufweist. Durch die zweite Öffnung 10 und die zweite Ausnehmung 8 bzw. die Steuerkante 17 der zweiten Ausnehmung 8 ist eine zweite „Blende” mit einem variierbaren Querschnitt realisiert, was im folgenden noch näher erläutert werden wird.
Die 1 bis 4 zeigen ein Steuerventil 1, das im wesentlichen eine druckabhängige feste Blende, nämlich mindestens eine erste Öffnung 9 aufweist und eine zweite druckabhängige variable Blende, nämlich realisiert durch mindestens eine vorgesehene zweite Öffnung 10 und die zweite Ausnehmung 8. Es kann nunmehr ein Volumenstrom in Abhängigkeit eines Steuerdruckes P_S in verschiedenen Stufen, d. h. für verschiedene Teilbereiche, hier für den ersten Teilbereich T₁ und für den zweiten Teilbereich T₂ eingestellt werden. Obwohl das hier dargestellte erfindungsgemäße Steuerventil 1 sehr komplex ausgestaltet ist, insbesondere bzgl. der Anordnung/Positionierung der Ausnehmungen 7 bzw. 8 und der jeweiligen Öffnungen 9 bzw. 10 ist eine sehr kompakte Bauweise realisiert, ja das hier dargestellte Steuerventil 1 kann auch entsprechend nachgerüstet werden, da insbesondere die entsprechenden Steuerkolben 5 und 6 in eine entsprechende Bohrung, die im wesentlichen so ausgestaltet ist wie der Innenraum des hier dargestellten Gehäuses 2, ohne großen Arbeitsaufwand entsprechend integrierbar sind.
In 5 ist nun ein Diagramm dargestellt, das den Verlauf des Volumenstromes Q . in Abhängigkeit des Steuerdruckes P_S zeigt. Es ist hier gut ersichtlich, dass hier insgesamt drei Teilbereiche erkennbar sind, nämlich ein erster Teilbereich T₁, ein zweiter Teilbereich T₂ und ein dritter Teilbereich T₀. Die entsprechenden Teilbereiche T₀ bis T₂ sind durch die entsprechenden vertikal verlaufenden gestrichelten Linien abgetrennt. In jedem der Teilbereiche T₀ bis T₂ herrschen bestimmte aktuelle Steuerdrücke P_S vor, d. h. bestimmte aktuelle Steuerdrücke P_S liegen in den entsprechenden Teilbereichen T₀ bis T₂.
Zur Verdeutlichung darf der Ablauf eines Steuervorganges nun im folgendem näher beschrieben werden:
In 1 ist das Steuerventil 1 nun im vollständig geschlossenen Zustand dargestellt. Beide Steuerkolben 5 und 6 sind in der ganz nach rechts verschobenen Position dargestellt. Der Zulauf 3 ist mit dem Ablauf 4 nicht strömungsverbunden, so dass kein Volumenstrom vom Zulauf 3 in den Ablauf 4 strömen kann. Der Steuerdruck P_S bewirkt hier keine Verschiebung der jeweiligen Steuerkolben 5 bzw. 6 von rechts nach links. Folglich beschreibt dieser Zustand den in 5 mit dem dritten Teilbereich T₀ beschriebenen Zustand, da hier kein Volumenstrom Q . fließt.
Wird nun ein bestimmter Steuerdruck P_S bspw. mit Hilfe eines Hydraulikmittels zugeführt (angelegt), bzw. erhöht, so wirkt der entsprechende Steuerdruck P_S auf die ersten Endflächen 5a und 6a der beiden Steuerkolben 5 und 6, da er über die Zuführung 14 zugeführt wird und in den Zwischenraum 18 dringt und hier wirkt. Da das erste Federelement 11 weicher ausgeführt ist als das zweite Federelement 12, bewegt sich zunächst der erste Steuerkolben 5, also der „Innenschieber” von rechts nach links und nimmt die Position ein, so wie in 2 dargestellt. Der jetzt anliegende Steuerdruck P_S liegt innerhalb des ersten Teilbereiches T₁, so wie aus der 5 ersichtlich. Dadurch, dass nun die erste Öffnung 9 des zweiten Steuerkolbens 6 strömungsverbunden ist mit der ersten Ausnehmung 7 des ersten Steuerkolbens 5 und die erste Ausnehmung 7 des ersten Steuerkolbens 5 verbunden ist über die zweite Öffnung 10 des zweiten Steuerkolbens 6 mit dem Ablauf 4 kann nun Kühlmittel vom Zulauf 3 zum Ablauf 4 entsprechend strömen bzw. fließen und die Kupplung des Doppelkupplungsgetriebes versorgen.
Wird nun der Steuerdruck P_S weiter erhöht, so beginnt dann der zweite Steuerkolben 6, sich langsam von rechts nach links zu verschieben, was in 3 angedeutet ist. Solange die Steuerkante 17 den Bereich des Zulaufes 3 noch nicht erreicht, fließt immer noch der Volumenstrom Q . wie in 5 durch den ersten Teilbereich T₁ dargestellt. Erreicht aber dann die Steuerkante 17, so wie in 3 dargestellt den Bereich des Zulaufes 3, so verändert sich der Volumenstrom Q . wenn die Steuerkante 17, so wie in 3 dargestellt den Bereich des Zulaufes 3, überschreitet der Volumenstrom Q . Wenn die Steuerkante 17 eine Strömungsverbindung vom Zulauf 3 über die zweite Ausnehmung 8 des zweiten Steuerkolbens 6 zum Ablauf 4 realisiert, zwar strömt im ersten Moment sowohl Kühlmittel vom Zulauf 3 über die erste Öffnung 9 und die erste Ausnehmung 7 und dann über die zweite Öffnung 10 bis zum Ablauf 4, aber auch eine direkte Strömungsverbindung vom Zulauf 3 zum Ablauf 4 ist über die zweite Ausnehmung 8 des zweiten Steuerkolbens 6 bei Überschreiten der Steuerkante 17 entsprechend realisiert, was in der 3 allerdings nicht dargestellt ist.
Wird nun der Steuerdruck P_S weiter erhöht, wie in 4 dargestellt, so verschiebt sich der zweite Steuerkolben 6 weiter von rechts nach links, so dass das Kühlmittel direkt vom Zulauf 3 in den Ablauf 4 fließen kann, da hier eine Strömungsverbindung über die zweite Ausnehmung 8 des zweiten Steuerkolbens 6 entsprechend realisiert ist. Die erste Öffnung 9 des zweiten Steuerkolbens 6 trägt zur Strömungsverbindung bzw. zum Kühlmittelfluss – hier in diesem Zustand, der in 4 gezeigt ist – nicht mehr bei. In diesem Zustand fließt ein Volumenstrom Q . , der in dem zweiten Teilbereich T₂ – in 5 – relativ weit rechts liegt.
Die 5 zeigt deutlich hier den ersten Teilbereich T₁ und den zweiten Teilbereich T₂. In dem ersten Teilbereich T₁ liegt ein aktueller Steuerdruck P_S an, so dass im wesentlichen ein konstanter aber vzw. geringerer Volumenstrom Q . realisierbar ist als im zweiten Teilbereich T₂, da hier ein größerer Volumenstrom Q . realisierbar ist, der – wie aus 5 ersichtlich – einen degressiven Verlauf aufweist.
Im Ergebnis sind mit dem hier beschriebenen Steuerventil 1 sowohl geringe als auch größere Volumenströme Q . äußerst gut steuerbar bzw. regelbar, d. h. einstellbar. Dies wird mit der entsprechenden Ausführungsform des hier dargestellten Steuerventils 1 erreicht, das eine sehr kompakte Bauweise aufweist, wobei hier insbesondere auch stufenförmige Volumenströme Q . realisierbar sind, vorzugsweise dadurch, dass das Steuerventil 1 eine „Blende” mit konstantem Querschnitt und eine „Blende” mit einem variablen Querschnitt aufweist. Es ist von entscheidender Bedeutung, dass hier die entsprechenden Federkräfte der ersten und zweiten Federelemente 11 und 12, also die Federkonstanten und entsprechenden Kenndaten so gewählt werden, dass die in den 1 bis 4 bzw. in der 5 gezeigte Funktionsweise erzielt wird. Zusätzlich ist hier bei der hier dargestellten bevorzugten Ausführungsform ein rückgeführter Regeldruck P_R, nämlich über die Zuführung 15 realisiert, der ebenfalls dann wenn ein Volumenstrom Q . zum Ablauf 4 fließt, auch auf die zweiten Endflächen 5b und 6b der Steuerkolben 5 und 6 einwirkt. Hierdurch bedingt kann ein Steuerdruck P_S entsprechend erzeugt werden, vorzugsweise über eine separate Kraftquelle, insbesondere über eine mit Hilfe eines Steuergerätes hydraulische Kraftquelle, so dass durch die entsprechende Ansteuerung der oben beschriebene Verlauf erzielbar ist. Die einzelnen genauen Kenndaten, d. h. Federkennlinien, Federkonstanten, Abmessungen der ersten und zweiten Endflächen 5a, 5b, 6a und 6b sowie Öffnungsquerschnitte der Ausnehmungen und/oder Öffnungen 7 bis 10 sind abhängig vom jeweiligen Einzelfall.
Im Ergebnis sind mit dem hier dargestellten Steuerventil 1 wesentliche Vorteile zur Steuerung und/oder Regelung eines Volumenstromes, insbesondere eines Kühlmittelstromes zur Kühlung der Kupplung eines Doppelkupplungsgetriebes erzielt, wobei das Steuerventil 1 sehr kostengünstig herstellbar ist.
Bezugszeichenliste

1: Steuerventil
2: Gehäuse
3: Zulauf
4: Ablauf
5: erster Steuerkolben
5a: erste Endfläche
5b: zweite Endfläche
6: zweiter Steuerkolben
6a: erste Endfläche
6b: zweite Endfläche
7: erste Ausnehmung
8: zweite Ausnehmung
9: erste Öffnung
10: zweite Öffnung
11: erstes Federelement
12: zweites Federelement
13: Ausnehmung
14: Zuführung
15: Zuführung
16: Hülse
17: Steuerkante
18: Zwischenraum
P_S: Steuerdruck
P_V: Versorgungsdruck
P_R: Regeldruck
T₁: erster Teilbereich
T₂: zweiter Teilbereich
T₀: dritter Teilbereich
Q .: Volumenstrom

Claims

Steuerventil zur Steuerung und/oder Regelung eines Volumenstromes (Q .), nämlich zur Steuerung eines Kühlmittelstromes zur Kühlung der Kupplung eines Doppelkupplungsgetriebes eines Kraftfahrzeuges, wobei das Steuerventil (1) ein Gehäuse (2) mit mindestens einem Zulauf (3) und mindestens einem Ablauf (4) aufweist und innerhalb des Gehäuses (2) mindestens zwei Steuerkolben (5 und 6) vorgesehen sind, wobei jeder Steuerkolben (5 und 6) axial verschiebbar gelagert ist und mindestens eine Ausnehmung und/oder Öffnung (7, 8, 9; 10) zum Durchlass des Volumenstromes (Q) vom Zulauf (3) zum Ablauf (4) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerkolben (5, 6) durch einen zumindest auf die ersten Endflächen (5a, 6a) der Steuerkolben (5, 6) wirkenden Steuerdruck entgegen jeweils einer durch ein vorgesehenes Federelement (11, 12) erzeugten Federkraft unabhängig voneinander verschiebbar sind, dass die Ausnehmung und/oder Öffnungen (7, 8, 9 bzw. 10) der Steuerkolben (5, 6) sowie die Federkräfte derart ausgeführt bzw. ausgewählt sind, dass der Volumenstrom (Q .) in Abhängigkeit des jeweiligen aktuellen Steuerdruckes (P_S) in zumindest zwei Teilbereichen (T₁, T₂) auf unterschiedliche Weise realisierbar ist, nämlich dass der Volumenstrom (Q .) in einem ersten Teilbereich (T₁) des Steuerdruckes (P_S) im wesentlichen als ein konstanter Volumenstrom (Q .) realisierbar ist und dass der Volumenstrom (Q .) in einem zweiten Teilbereich (T₂) des Steuerdruckes (P_S) als ein regelbarer Volumenstrom (Q .) realisierbar ist.
Steuerventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Steuerkolben (5) axial verschiebbar innerhalb des zweiten Steuerkolbens (6) angeordnet ist, nämlich der erste Steuerkolben (5) als Innenschieber und der zweite Steuerkolben (6) als Aussenschieber ausgeführt ist.
Steuerventil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein erstes Federelement (11) vorgesehen und so ausgewählt bzw. angeordnet ist, dass die bestimmte erste Federkraft auf die zweite Endfläche (5b) des ersten Steuerkolbens (5) wirkt.
Steuerventil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweites Federelement (12) vorgesehen und so ausgewählt bzw. angeordnet ist, dass die bestimmte zweite Federkraft auf die zweite Endfläche (6b) des zweiten Steuerkolbens (6) wirkt.
Steuerventil nach den Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Federelement (11) weicher ausgeführt ist als das zweite Federelement (12).
Steuerventil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Strömungsverbindung zwischen dem Ablauf (4) und dem Bereich der zweiten Endflächen (5b, 6b) der Steuerkolben (5, 6) vorgesehen ist, so dass der im Ablauf (4) aktuell existierende Regeldruck (P_R) auch auf die jeweiligen zweiten Endflächen (5b, 6b) der Steuerkolben (5, 6) wirkt.
Steuerventil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Steuerkolben (5) mindestens eine erste Ausnehmung (7) aufweist.
Steuerventil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Steuerkolben (6) mindestens eine erste Öffnung (9), mindestens eine zweite Öffnung (10) und mindestens eine zweite Ausnehmung (8) aufweist.
Steuerventil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Öffnung (9) als Blende mit sich verengendem Querschnitt und die zweite Öffnung (10) als Durchflussöffnung mit konstantem Querschnitt ausgeführt ist.
Steuerventil nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Ausnehmung (8) mit der zweiten Öffnung (10) in Strömungsverbindung steht und eine in Abhängigkeit der aktuellen Position des zweiten Steuerkolbens (6) mit dem Zulauf (3) zusammenwirkende Steuerkante (17) aufweist.
Steuerventil nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass durch die zweite Öffnung (10) und die zweite Ausnehmung (8) bzw. die Steuerkante (17) der zweiten Ausnehmung (8) eine zweite Blende mit einem variierbaren Querschnitt realisiert ist.
Steuerventil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im zweiten Teilbereich (T₂) des Steuerdruckes (P_S) der Volumenstrom (Q .) einen degressiven oder einen progressiven Verlauf aufweist.