DE19680572C1 - Stufenventil - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Ventilanordnung eines Hydrauliksystems, ausgeführt als ein Stufenventil, umfassend ein Gehäuse, welches mit zwei Druckanschlüs­ sen versehen ist und zumindest einen Ventilsitz aufweist, dem ein Schließkörper zugeordnet ist, der in einer Schließstellung eine erste Ventilfläche aufweist, die kleiner ist als eine zweite Ventilfläche, die sich bei einer vom Ventilsitz ver­ lagerten Position des Schließkörpers einstellt.

Es ist für Hydrauliksysteme beispielsweise aus der GB 878 019 bekannt, Ein­ wegventile, auch Rückschlagventile oder Druckbegrenzungsventile genannt, einzusetzen, um einen Druckmittelfluß in einer Richtung zu ermöglichen und einen Rückfluß zu sperren. Bekannte Ventile dieser Bauart weisen einen feder­ kraftbeaufschlagten Schließkörper auf, der in der Sperrposition des Einweg­ ventils an dessen Dichtsitz dichtend anliegt. Der Aufbau des Ventils bewirkt, daß der Öffnungsdruck maßgeblich von der Vorspannkraft der Feder und der vom Druckfluid beaufschlagten Ventilfläche abhängt. Dadurch stellt sich mit der Zu­ nahme des Volumenstroms ein ansteigender Durchflußwiderstand ein. Diese Eigenschaft ist nachteilig für eine Vielzahl von Anwendungsfällen. Derartige Rückschlagventile können paarweise - wie beispielsweise in der DE 44 28 074 A1 oder der US 2 351 874 gezeigt - einander entgegengesetzt in ein Ventil eingebaut werden, so daß in beide Strömungsrichtungen eine Druckbegrenzung vorgesehen werden kann.

Weiterhin zeigt die GB 2 032 581 A in Fig. 5 eine stufenförmige Ventilanord­ nung eines Hydrauliksystems, bei der die Ventilfläche eines Schließventils in Schließstellung kleiner als in geöffnetem Zustand des Ventils ist.

Aus der DE 27 28 486 A1 ist eine gattungsgemäße Ventilanordnung bekannt, bei der ein Schließkörper an einem gehäuseseitigen Ventilsitz in der Schließstellung dichtend anliegt. Das über einen Zulauf im Gehäuse dem Schließkörper zuströ­ mende Druckfluid beaufschlagt dabei eine Ventilfläche, die kleiner ist als eine zweite Ventilfläche, die sich einstellt, nachdem das Druckfluid den Schließkörper vom Ventilsitz verlagert. Die zweite Ventilfläche entspricht dabei dem Durch­ messer des kugelförmigen Schließkörpers, wobei unmittelbar nach dem Abhe­ ben des Schließkörpers vom Ventilsitz sich noch kein Durchströmquerschnitt durch das Einwegventil einstellt, da der Schließkörper zunächst in einem ge­ stuften Abschnitt einer Stufenbohrung geführt ist, deren Durchmesser nur ge­ ringfügig größer ist als der Durchmesser des Schließkörpers. Nach einer weite­ ren Verlagerung des Schließkörpers in einen nächstgrößeren Abschnitt der Stu­ fenbohrung stellt sich ein Durchströmquerschnitt ein. Das bekannte Einwegventil ermöglicht dem Schließkörper in der geöffneten Stellung eine unkontrollierte Verlagerung, wodurch dieser am Gehäuse anschlagen kann, was zu einer nach­ teiligen Geräuschentwicklung führt.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, für eine Ventilanordnung, die vom Druckfluid in zwei Strömungsrichtungen beaufschlagt ist, den Durchflußwi­ derstand zu minimieren, wobei dessen Aufbau eine wirksame Geräuschunter­ drückung ermöglicht.

Die Aufgabe wird gelöst durch die im Kennzeichnungsteil des ersten Anspruchs genannten Merkmale.

Die Lösung der Aufgabe besteht darin, in einem Ventilelement zwei beabstandet angeordnete, jeweils einer Strömungsrichtung zugehörige Stufenventile anzu­ ordnen, die übereinstimmend mit einem Ventilsitz und einem federkraft­ beaufschlagten Schließkörper versehen sind. Das erfindungsgemäße Ventil­ element, eingesetzt in eine Ventilanordnung, die beispielsweise mit einem wech­ selnde Strömungsrichtungen aufweisenden Hydraulikkreislauf in Verbindung steht, besitzt eine vorteilhafte degressive Öffnungscharakteristik des Schließkör­ pers. Diese wird erreicht, da nach dem Öffnen des Schließkörpers der Strö­ mungswiderstand aufgrund einer größeren beaufschlagten Fläche am Schließ­ körper im Vergleich zu einem geschlossenen Schließkörper abnimmt. Neben den unterschiedlichen Flächen des Schließkörpers zwischen dem ge­ schlossenen und dem geöffneten Zustand, die vom Druckfluid beaufschlagt werden, bewirkt außerdem eine relativ weiche Feder, die den Schließkörper in Richtung des Ventilsitzes verlagert, eine gewünschte Reduzierung des Strö­ mungswiderstandes vom Ventilelement.

Aufgrund dieser konstruktiven Ausgestaltung ist zur Öffnung des Stufenventils ein höherer Druck erforderlich im Vergleich zum geöffneten Stufenventil. Diese Wirkungsweise ist nutzbar zur Kompensation von Druckpulsationen in Hydraulik­ systemen, wodurch beispielsweise hochfrequent auftretende Druck­ schwingungen nicht zu einem nachteiligen unerwünschten Öffnen des Ventils führen. Durch die Erfindung wird erreicht, daß die Änderung der hydraulisch wirksamen Fläche bzw. des Druckverlustes am Stufenventil in Abhängigkeit des Volumenstromes gezielt eingestellt werden kann. In vorteilhafter Weise kann durch Verwendung des Stufenventils in einer hydraulischen Kupplungsbetäti­ gung von Fahrzeugen das Pedalgefühl am Kupplungspedal verbessert werden.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung umfaßt die Ventilanordnung zwei in einer Ventilscheibe radial beabstandet angeordnete, jeweils einer Strö­ mungsrichtung zugehörige Ventilsitze, denen jeweils ein Schließkörper zugeord­ net ist. Diese kompakte, beiden Strömungsrichtungen zugeordnete Stufenventi­ lanordnung ermöglicht für beide Strömungsrichtungen ein degressives Öffnungs­ verhalten. Aufgrund der bauraumoptimierten Bauart kann beispielsweise ein derart aufgebautes Stufenventil mit anderen Komponenten eines Hydrau­ liksystems kombiniert werden.

Zur Auslegung der Druckfedern, die jedem Schließkörper zugeordnet sind, ist vorgesehen, daß sich zwischen dem geöffneten und dem geschlossenen Zu­ stand des Schließkörpers nahezu gleiche Federkräfte einstellen.

Dazu ist eine relativ weich ausgelegte Feder eingesetzt, die in Verbindung mit den erfindungsgemäßen unterschiedlichen Ventilflächen am Schließkörper die gewünschte degressive Öffnungscharakteristik des Stufenventils unterstützt.

Es ist zweckmäßig als Schließkörper ein rotationssymmetrisch gestaltetes Bau­ teil einzusetzen. Dazu eignet sich insbesondere ein Schließkörper in Form einer Kugel. Weiterhin sind ebenfalls als Druckscheibe gestaltete Schließkörper ein­ setzbar, die durchmessergestuft einen an die Durchmesserstufung angepaßten Ventilsitz aufweisen. Als eine weitere Alternative ist ein rotationssymmetrischer Schließkörper in einer zylindrischen Bauform einsetzbar, der an beiden Stirn­ seiten konisch, einen Kegelstumpf bildend, gestaltet ist. Zur Reduzierung der Masse bietet es sich an, den zylindrisch geformten Schließkörper als Hohlkörper auszubilden.

Zur Sicherstellung bzw. zur Verstärkung der degressiven Öffnungscharakteristik ist es zweckdienlich, daß die größere Ventilfläche dem 1,2- bis 5-fachen Wert der Ventilfläche entspricht, die bei einem geschlossenen Stufenventil vom Druck­ mittel beaufschlagt ist.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Ventil­ scheibe zur Führung des Schließkörpers Führungselemente auf, durch die der Schließkörper auch im geöffneten Zustand eine radiale Führung erhält. Damit läßt sich eine nachteilige Geräuschanregung wirksam unterbinden, die bei bishe­ rigen Einwegventilen bzw. Stufenventilen auftritt, indem der Schließkörper bei­ spielsweise unkontrolliert an eine Gehäusewandung anschlägt. Dabei kann die radiale Führung für den Schließkörper in vielfältiger Gestalt ausgeführt sein. Vorzugsweise eignen sich dazu beispielsweise einstückig mit der Ventilscheibe oder einem Gehäuse des Stufenventils verbundene Stege oder Stifte, die um­ fangsverteilt angeordnet sind. Weiterhin sind als Führungselemente auch in die Ventilscheibe oder die Ventilscheibe umgebenden Bauteile angeordnete Büch­ sen, Hülsen der Führungsstäbe einsetzbar. Außerdem eigenen sich alternative Führungselemente mit geeigneten Querschnittsprofilen. Die Erfindung sieht vor, daß die Führungselemente ein Führungsspiel sicherstellen, das 0,1 mm be­ trägt, wodurch eine exakte Schließkörperführung erzielt werden kann, in Verbin­ dung einer wirksamen Geräuschunterdrückung.

Der Erfindungsgedanke sieht weiterhin vor, daß der Schließkörper in der Sperr­ stellung, d. h. im geschlossenen Zustand dichtend, einen hohen Dichtgrad errei­ chend an der Dichtscheibe anliegt. Als Maßnahme zur Geräuschunterdrückung und Sicherstellung einer optimalen Abdichtung ist erfindungsgemäß der Dichtsitz bzw. der Ventilsitz für den Schließkörper aus einem Kunststoff, insbesondere einem Polymerwerkstoff hergestellt, so daß auch ein mit hoher Schließge­ schwindigkeit auf den Dichtsitz treffender Schließkörper keine nachteilige Geräu­ schanregung verursacht. Alternativ kann auch eine aus Kunststoff hergestellte Ventilscheibe eingesetzt werden. Als unterstützende Maßnahme können gemäß der Erfindung die Führungselemente auf der zum Schließkörper gerichteten Seite mit einer Beschichtung versehen werden, beispielsweise mit einer PTFE- Beschichtung, wodurch ebenfalls eine Stahl auf Stahl Anlage vermieden wird, die sich nachteilig auf das Geräuschniveau auswirken kann.

Die degressive Öffnungscharakteristik unterstützend ist dem Schließkörper ein definierter Leckspalt zugeordnet. Dieser vorteilhafterweise in einem Führungs­ element eingebrachte Leckspalt erstreckt sich über den gesamten Stellweg des Schließkörpers. Mit dieser Maßnahme kann in vorteilhafter Weise in der Öff­ nungsphase des Schließkörpers Einfluß auf den Durchflußwiderstand genom­ men werden. Durch die Dimensionierung und/oder die geometrische Gestaltung des Leckspaltes, der abhängig von der Temperatur, der Viskosität oder anderen Einflußgrößen des Druckfluids gestaltet werden kann, ist der Kennlinienverlauf des Durchflußwiderstandes beeinflußbar.

Die Erfindung sieht zumindest einen dem Schließkörper zugeordneten Absteuer­ querschnitt vor, über den nach einer Axialverschiebung des Schließkörpers eine Druckmittelströmung durch das Stufenventil erfolgen kann. Als Absteuerquer­ schnitt bietet es sich beispielsweise an, beabstandete Ausnehmungen in die Wandung der Führungselemente einzubringen, wobei der Absteuerquerschnitt als Bohrung wie auch als Längsschlitz ausgeführt sein kann. Neben der Anzahl kann auch die Formgebung des Absteuerquerschnitts variabel ausgeführt sein. Eine vorteilhafte Ausgestaltung zur Beeinflussung der Durchflußwiderstands- Kennlinie im Bereich des größten Volumendurchtritts ist erfindungsgemäß eine axial zueinander gestufte Anordnung der Absteuerquerschnitte vorgesehen. Alternativ bietet sich dazu ebenfalls eine schraubenlinienförmig verlaufende Anordnung der Absteuerquerschnitte an.

Es ist zweckdienlich, den Absteuerquerschnitt oder auch mehrere Absteuerquer­ schnitte so anzuordnen, daß eine Druckmittelströmung nach einem Hub des Schließkörpers zwischen 0,1 bis 2 mm erfolgen kann. Durch diese Anordnung des Absteuerquerschnittes werden hochfrequent auftretende Schwingungen mit kleinen Amplituden, die sich nicht nachteilig im Hydrauliksystem fortsetzen sol­ len, wirksam kompensiert.

Als weitere, die Geräuschanregung des Schließkörpers unterdrückende Maß­ nahme sieht die Erfindung unsymmetrisch angeordnete Führungselemente sowie Absteuerquerschnitte vor. Zur Erreichung einer gezielten Anlage des Schließkörpers an einem oder an mehreren Führungselementen im geöffneten Zustand weisen die Führungselemente voneinander abweichende Querschnitts­ flächen auf. Dadurch stellt sich in vorteilhafter Weise eine gerichtete Strömung ein, die den Schließkörper gezielt in eine Richtung verlagert.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß die jeweils einer Strö­ mungsrichtung zugeordneten Schließkörper voneinander abweichende Öff­ nungsdrücke aufweisen. Damit kann im Bedarfsfall eine unterschiedliche Öff­ nungscharakteristik zwischen den beiden Strömungsrichtungen erzielt werden. Zur Erreichung von abweichenden Öffnungsdrücken können beispielsweise die dem Schließkörper zugeordneten Druckfedern unterschiedliche Federkennlinien aufweisen. Alternativ ist zur Erreichung abweichender Öffnungsdrücke vor­ gesehen, die zur Öffnung des Schließkörpers beaufschlagten Ventilflächen un­ terschiedlich zu dimensionieren.

Die Erfindung schließt weiterhin ein, alternativ zu einer Feder magnetische Mittel zur Erreichung einer degressiven Öffnungscharakteristik des Schließkörpers einzusetzen. Dazu eignen sich insbesondere Permanentmagnete, die eine kraft­ schlüssige Verlagerung eines aus Metall hergestellten Schließkörpers in Rich­ tung des Dichtsitzes bewirken. Die erfindungsgemäße Anordnung sieht dabei vor, daß sich die Kraft der magnetischen Mittel umgekehrt proportional zum Abstand verhält, der sich zwischen dem Schließkörper und dem magnetischen Mittel einstellt. Durch die Verwendung von magnetischen Mitteln kann in vorteil­ hafter Weise die Forderung ein bauraumoptimiertes Stufenventil zu realisieren verbessert werden, da diese im Vergleich zu einer Druckfeder einen geringeren Bauraum erfordern.

Die erfindungsgemäße Ventilanordnung eignet sich zum Einbau in ein Hydrau­ liksystem für eine hydraulisch betätigte Reibungskupplung von Fahrzeugen, das vielfach von Längsschwingungen der Brennkraftmaschine beaufschlagt ist, die von Verbrennungsstößen ausgelöst werden und eine Biegeverformung von Kurbelzapfen und Kurbelwange der Kurbelwelle bewirken, die sich über die Reibungskupplung auf das Hydrauliksystem übertragen und zu einem nachteili­ gen, den Fahrkomfort beeinträchtigenden Kribbeln des Kupplungspedals führen. Als ein weiteres Einsatzgebiet für das erfindungsgemäße Ventilelement eignen sich hydraulisch betätigte schaltbare Ventiltriebsglieder für die Betätigung von Gaswechselventilen in Brennkraftmaschinen. Die durch das erfindungsgemäße Ventil realisierbare Öffnungscharakteristik bietet sich insbesondere an zum Ein­ satz in Druckmittelleitungen für Schaltstößel, und hydraulische Ventilspiel­ ausgleichselemente. Als weiteres Anwendungsgebiet für das erfindungsgemäße Ventilelement sind hydraulische Spannvorrichtungen für Zugmitteltriebe sowie hydraulische Lenkhilfssysteme anzusehen.

Nachfolgend werden drei Ausführungsbeispiele anhand von sechs Figuren nä­ her beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 in einer Schnittzeichnung den prinzipiellen Aufbau eines erfin­ dungsgemäßen Stufenventils;

Fig. 2 ein Ventilelement in einem Längsschnitt, das zwei radial be­ abstandet zueinander angeordnete Stufenventile umfaßt;

Fig. 3 die Vorderansicht des Ventilelementes gemäß Fig. 2;

Fig. 4 das Ventilelement gemäß der Fig. 2, eingesetzt zwischen zwei Gehäusen zur Bildung eines Dämpfungselementes;

Fig. 5 ein zu Fig. 4 alternativ gestaltetes Dämpfungselement mit zylindrisch ausgebildeten Schließkörpern;

Fig. 6 in einem Diagramm aufgetragen den Kennlinienverlauf des Durchflußwiderstandes des erfindungsgemäßen Stufenventils im Vergleich zu einem konventionellen Einwegventil.

In Fig. 1 ist ein Ventilelement 1 im Längsschnitt abgebildet, das ein Einweg­ ventil darstellt - ausgeführt als Stufenventil 5 - und ein Gehäuse 2 umfaßt, das in eine Richtung zeigend Führungselemente 3 aufweist, die einstückig mit dem Gehäuse 2 verbunden sind und die radial um einen Schließkörper 4 angeordnet sind. Dabei liegt der Schließkörper 4 kraftbeaufschlagt durch eine Druckfeder 10, die gegenseitig an einem Gehäuse 7 abgestützt ist, unter Bildung eines Ventil­ sitzes 6 am Gehäuse 2 an. Die Führungselemente 3 bilden eine Schließ­ körperführung unter Einhaltung eines engen Führungsspiels. Zur Erreichung einer Druckmittelströmung durch das Stufenventils 5 verlagert der über die Ven­ tilfläche "d" den Schließkörper 4 beaufschlagende Druckmitteldruck den Schließ­ körper in Pfeilrichtung. Sobald der Schließkörper 4 vom Ventilsitz 6 abgehoben ist, beaufschlagt das anstehende Druckmittel die Ventilfläche "D", die dem Äquator, d. h. dem Größtdurchmesser des Schließkörpers 4 entspricht. Aufgrund der Flächenunterschiede zwischen den Ventilflächen "d" und "D" und der Ver­ wendung einer relativ weichen Druckfeder 10 verringert sich der Strö­ mungswiderstand mit der Folge, daß sich die Öffnungsgeschwindigkeit des Schließkörpers 4 erhöht. Unmittelbar nach dem Abheben des Schließkörpers 4 vom Ventilsitz 6 kann eine Teilmenge des Druckmittels über einen Leckspalt 8 abströmen. Dieser nachteilige, starke Druckstufen bzw. Druckübergänge ver­ meidende Leckspalt 8 ist in Form einer Längsnut in einem Führungselement 3 angeordnet. Bei Erreichen der Lageposition "A" des Schließkörpers 4, d. h. wenn der Äquatorbereich des Schließkörpers 4 die Position "A" überschreitet, kann Druckmittel über einen Absteuerquerschnitt 9a drucklos abströmen. Bei einer weiteren Verlagerung des Schließkörpers 4 über die Lageposition "B" hinaus wird eine weitere Druckmittelmenge über den Absteuerquerschnitt 9b abgeleitet. Durch Veränderung des Differenzmaßes "s" zwischen den Lagepositionen "A" und "B" kann Einfluß auf den Durchflußwiderstand genommen werden. Anstelle der in Fig. 1 gezeigten zweistufigen Ausbildung der Absteuerquerschnitte 9a, 9b sieht der Erfindungsgedanke ebenfalls eine über den Umfang gestuft gestal­ tete Anordnung der Absteuerquerschnitte an den Führungselementen 3 vor. Alternativ kann ebenfalls eine schraubenlinienförmig gestaltete Ausbildung der Absteuerquerschnitte vorgesehen werden.

Die Wirkungsweise des Ventils ist dabei wie folgt: ein Druckmittelstrom, der das Ventilelement 1 über die Ventilfläche "d" anströmt (siehe Pfeil), beaufschlagt den in Fig. 1 gezeigten Schließkörper 4. Eine Axialverschiebung des Schließkörpers 4 kann in Pfeilrichtung erfolgen, wenn ein aus dem Produkt der Ventilfläche "d" und dem Druck des Druckmittels resultierende Kraft größer ist als die Kraft der Druckfeder 10. Bei einer Verschiebung des Schließkörpers 4, der mit zwei von­ einander abweichend dimensionierten Ventilflächen "d" und "D" versehen ist, stellt sich nach einer Verschiebung, d. h. einem Abheben des Schließkörpers 4 vom Ventilsitz 6 eine beschleunigte Verschiebung des Schließkörpers 4 ein, aufgrund der größeren vom Druckmittel beaufschlagbaren Ventilfläche "D". Da­ bei wird eine Teilmenge des Druckmittels über einen im Führungselement 3 angeordneten Leckspalt 8 abgesteuert. Eine vergrößerte Druckmittelströmung durch das Stufenventil 5 kann erfolgen, sobald der Äquator des Schließkörpers 4 die Lageposition "A" erreicht hat. Der größte Durchtrittsquerschnitt ergibt sich wenn der Schließkörper 4 die Lageposition "B" passiert hat, und das Druckmittel über den Absteuerquerschnitt 9b abströmen kann.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel (Fig. 2 und Fig. 3) eines erfindungs­ gemäßen Ventilelementes 11 sind die mit dem ersten Ausführungsbeispiel über­ einstimmenden Bauteile mit um 10 höheren Ziffern versehen, so daß bezüglich deren Beschreibung auf die Ausführung zum ersten Ausführungsbeispiel (Fig. 1) verwiesen werden kann.

Das in Fig. 2 gezeigte Ventilelement 11 umfaßt zwei radial beabstandet zuein­ ander angeordnete Stufenventile 15a, 15b, die in einer Ventilscheibe 12 ange­ ordnet sind, wobei die Ventilscheibe 12 von der Funktion dem Gehäuses 2 ge­ mäß dem Ausführungsbeispiel in Fig. 1 entspricht. Die in einer Flucht an­ geordneten Stufenventile 15a, 15b sind jeweils einer Strömungsrichtung zu­ geordnet. Die jeweiligen Pfeile deuten an, in welche Richtung die Schließkörper 14 vom Hydraulikfluid zur Erreichung eines Druckmitteldurchflusses verschiebbar sind. Zur Strömungsoptimierung verfügt die Ventilscheibe 12 über jeweils auf der Anströmseite der Ventilfläche "d" gerundete Einläufe sowie Absteuerquerschnitte 19, die jeweils von der Lageposition "A" bzw. "B" beginnend radial nach außen gespreizt ausgeführt sind. Abweichend zu dem Ventilelement 1 (gemäß Fig. 1) sind die Führungselemente 13 Bestandteile der Ventilscheibe 12, die mittels einer Bohrung in die Ventilscheibe 12 eingebracht sind. Aus der Vorderansicht des Ventilelementes 11 (siehe Fig. 3) wird die Anordnung der Absteuerquer­ schnitte 19 deutlich, die jeweils umfangsverteilt in der Ventilscheibe 12 einge­ bracht, dem jeweiligen Schließkörper 14 zugeordnet sind. Diese Anordnung ermöglicht eine umlaufende axiale Stufung der Lagepositionen "A", wodurch sich eine nahezu kontinuierliche Vergrößerung der Summe von Absteuerquerschnit­ ten einstellt.

Die Fig. 4 zeigt ein Dämpfungselement 21, das als ein "Kribbelfilter" zur hy­ draulischen Betätigung einer Reibungskupplung von Fahrzeugen verwendbar ist, und das zwei Gehäuse 17a, 17b umfaßt, die einen Anschluß 22 bzw. 23 aufwei­ sen, wobei zwischen den Gehäusen 17a, 17b das Ventilelement 11 gemäß Fig. 2 eingesetzt ist. Zur Schaffung einer unverlierbaren Einheit sind die Gehäuse 17a, 17b im Mittenbereich von einer Buchse umgeben, die an beiden Stirnseiten radial nach innen jeweils einen Ringflansch umgreifend mit einer Bördelung versehen ist.

Aus der Fig. 5 ist ein im Vergleich zu Fig. 4 alternativ aufgebautes Dämp­ fungselement 41 zu entnehmen, das Schließkörper 24 in einer zylindrischen Bauform vorsieht, die radial beabstandet in die Ventilscheibe 32 eingesetzt sind. An beiden Stirnseiten weisen die Schließkörper 24 kegelstumpfartige Übergänge auf, die auf der einen Seite im geschlossenen Zustand des Ventilelementes 31, am Ventilsitz 26 anliegen und an denen gegenseitig eine Druckfeder 30 zentriert ist. Der Aufbau des Ventilelementes 31 sieht eine aus Kunststoff hergestellte Ventilscheibe 32 vor, in der die Absteuerquerschnitte 29a, 29b eingebracht sind sowie jedem Schließkörper 24 ein Leckspalt 28a, 28b zugewiesen ist. Als Füh­ rungselemente 33 dienen elastische einteilig mit der Ventilscheibe 32 verbunde­ ne, axial aus der Ventilscheibe 32 austretende Haltefinger. Diese zueinander beabstandet um den Schließkörper 24 angeordneten Führungselemente 33 gewährleisten eine exakte Führung der Schließkörper 24, die die Stufenventile 25a, 25b bilden. Das Dämpfungselement 41 umfaßt weiterhin die der Ventil­ scheibe 32 beidseitig zugeordnete Gehäuse 27a, 27b, die zur Schaffung einer Einheit von einer Hülse 34 umgeben sind, die an den Stirnseiten mit dem Ge­ häuse 27a, 27b formschlüssig verbunden sind.

Die Fig. 6 verdeutlicht in einem Diagramm den Verlauf des Durchflußwider­ standes vom erfindungsgemäßen Stufenventil 5 bzw. 15a, 15b im Vergleich zu einem konventionell gestalteten Kugelventil in einer Einwegventilbauweise. Auf der Ordinate ist dabei der Durchflußdruckwiderstand "ΔP" aufgetragen und der Volumenstrom "V" auf der Abzisse. Dabei zeigt der dem Stufenventil 5 bzw. 15a, 15b zugeordnete Kurvenverlauf "a" einen stark degressiven Verlauf, d. h. der erforderliche Druck zum Öffnen der Schließkörper 4, 14 ist deutlich höher als der Druck, der sich im geöffneten Zustand bei relativ geringem Durchströmvolumen einstellt. Ein Druckanstieg erfolgt in Abhängigkeit des Durchströmvolumens. Abweichend dazu zeigt der Kurvenverlauf "b" den Durchflußdruckwiderstand für ein konventionell gestaltetes Einwegventil mit einem Schließkörper in Kugel­ form, bei dem bereits vom Öffnungsbeginn des Einwegventils an Durch­ flußwiderstand ansteigt.

Claims (20)

1. Ventilanordnung eines Hydrauliksystems, ausgeführt als ein Rückschlag­ ventil (15a, 15b; 25a, 25b), umfassend ein Gehäuse (17a, 17b; 27a, 27b), das mit Anschlüssen (22, 23) versehen ist und mit einem Ventilelement (11, 31), das zwei beabstandet angeordnete, jeweils einer Strömungsrich­ tung zugehörige Rückschlagventile (15a, 15b; 25a, 25b) aufweist, die mit einem Ventilsitz (16, 26) und einem federkraftbeaufschlagten Ventilver­ schlußkörper (14, 24) versehen sind, wobei der Ventilverschlußkörper (4, 14, 24) in einer Schließstellung eine erste Ventilfläche (d) aufweist, die klei­ ner ist als eine zweite Ventilfläche (D), die sich bei einer vom Ventilsitz (6, 16, 26) verlagerten Position einstellt, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückschlagventil (15a, 15b; 25a, 25b) zwei in einer Ventilsitzscheibe (12, 32) radial beabstandet angeordnete Ventilsitze (16, 26) aufweist sowie ei­ nen definierten Leckagespalt (8, 18, 28), der dem Ventilverschlußkörper (4, 14, 24) über dessen gesamte Axialverschiebung zugeordnet ist und zur Führung des Ventilverschlußkörpers (14, 24) die Ventilsitzscheibe (12, 32) mit Führungselementen (13, 33) versehen ist, wobei die zur Beaufschla­ gung der Ventilverschlußkörper (14, 24) eingesetzte Druckfeder (10, 20, 30) so ausgelegt ist, daß sich zwischen dem geöffneten und dem ge­ schlossenen Zustand des Ventilverschlußkörpers (4, 14, 24) nahezu glei­ che Federkräfte einstellen.

2. Ventilanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Ven­ tilverschlußkörper (4, 14) ein rotationssymmetrisches Bauteil, insbesondere eine Kugel, vorgesehen ist.

3. Ventilanordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen rotations­ symmetrischen Ventilverschlußkörper (24) in einer zylindrischen Bauform, der an beiden Stirnseiten einen kegelstumpfartigen Ansatz aufweist (Fig. 5).

4. Ventilanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ven­ tilfläche (D) dem 1,2- bis 5-fachen Wert der Ventilfläche (d) entspricht.

5. Ventilanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ven­ tilsitzscheibe (12, 32) in Öffnungsrichtung des Ventilverschlußkörpers (14, 24) zeigend eine Büchse oder Hülse aufweist.

6. Ventilanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Füh­ rung des Ventilverschlußkörpers (14, 24) Stifte vorgesehen sind, die in die Ventilsitzscheibe (12, 32) eingebracht bzw. einteilig mit dieser verbunden sind.

7. Ventilanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ven­ tilsitzscheibe (12, 32) oder ein die Ventilsitzscheibe (12, 32) umgebendes Bauteil Stege aufweist, die Führungselemente (13, 33) für den Ventilver­ schlußkörper (14, 24) bilden.

8. Ventilanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Maß für ein Führungsspiel zwischen dem Ventilverschlußkörper (4, 14, 24) und dem Führungselement (3, 13, 33) ein Wert von kleiner oder gleich 0,1 mm vorgesehen ist.

9. Ventilanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ven­ tilsitzscheibe (12, 32) bzw. nur der Ventilsitz (6, 16) aus einem Kunststoff, insbesondere einem Polymerwerkstoff, hergestellt ist.

10. Ventilanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Leckagespalt (8, 18, 28) vorzugsweise eine halbrundartig, dreieckartig oder rechtecktartig geformte Kontur aufweist.

11. Ventilanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Ventilverschlußkörper (4, 14, 24) zumindest ein Absteuerquerschnitt (9a, 9b; 19; 29a, 29b) zugeordnet ist, über den nach einer Axialverschiebung des Ventilverschlußkörpers (4, 14, 24) eine Druckmittelströmung durch das Rückschlagventil (5, 15a, 15b, 25a, 25b) erfolgt.

12. Ventilanordnung nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch zumindest zwei Absteuerquerschnitte (9a, 9b; 19; 29a, 29b), die zueinander axial gestuft gestaltet sind.

13. Ventilanordnung nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch mehrere um­ fangsverteilt angeordnete Absteuerquerschnitte (9a, 9b, 19, 29a, 29b), de­ ren axiale Beabstandung zum Ventilsitz (6, 16) sich schraubenlinienförmig verändert.

14. Ventilanordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß eine axiale Beabstandung der Absteuerquerschnitte zum Ventilsitz (6, 16, 26) vorgesehen ist, die zur Erreichung einer Druckmittelströmung eine Axial­ verschiebung des Ventilverschlußkörpers (4, 14, 24) von 0,1 bis 2,0 mm erfordert.

15. Ventilanordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungselemente (3, 13, 33) und die Absteuerquerschnitte (9a, 9b; 19; 29a, 29b) unsymmetrisch angeordnet sind und/oder voneinander abwei­ chende Querschnittsflächen aufweisen, zur Erreichung einer gezielten An­ lage an einem oder mehreren Führungselementen (3, 13, 33) des Schließ­ körpers (4, 14, 24) im geöffneten Zustand.

16. Ventilanordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Rückschlag­ ventil (15a, 15b, 25a, 25b), bei dem die jeweils einer Strömungsrichtung zugeordneten Ventilverschlußkörper (14, 24) voneinander abweichende Öffnungsdrücke aufweisen.

17. Ventilanordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Ventilelement (11, 31), das in hydraulisch betätigbaren Reibungskupplungen von Fahr­ zeugen Anwendung findet.

18. Ventilanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ven­ tilelement (11, 31) in hydraulisch schaltbaren Ventilantriebsgliedern zur Betätigung von Gaswechselventilen in Brennkraftmaschinen eingesetzt ist.

19. Ventilanordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Ventilelement (11, 31), das in einer hydraulisch betätigbaren Zugmittelspannvorrichtung angeordnet ist.

20. Ventilanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ven­ tilelement (11, 31) in einem hydraulisch betätigbaren Lenkhilfssystem von Fahrzeugen Anwendung findet.