Die Erfindung betrifft ein Fahrzeug mit einer Druckmittelanlage, wie beispiels
weise Hydraulikanlage oder fluidbetätigter Anlage, mit zumindest einer
Druckmittelverdrängungsmaschine, wie beispielsweise Pumpe und zumindest
einem Verbraucher, mit zumindest einem Steuerventil zur Steuerung des
verbraucherseitig anstehenden Verbraucherdruckes in Abhängigkeit zumindest
einer vorgebbaren Steuergröße.
Bei solchen Fahrzeugen mit Druckmittelanlagen kann als Verbraucher
beispielsweise eine druckmittelbetätigte Kupplung verwendet werden, die
einen breiten Momentenbereich abdecken muß, da das Fahrzeug in der Regel
in einem unteren Momentenbereich betrieben wird und weiterhin bei
überhöhten motorseitig anstehenden Momenten die Kupplung in einem
weiteren, höher liegenden Momentenbereich funktionstüchtig sein muß,
wobei dieser erhöhte Momentenbereich einen in der Regel nur geringen Anteil
des üblichen Betriebsbereiches aufweist. Bei einstufig arbeitenden Druck
mittelanlagen mit Steuerventilen erreicht man in dem gesamten Betriebs
bereich eine gleiche Auflösung oder Feinfühligkeit der Ansteuerung trotz der
unterschiedlichen Häufigkeiten in der Nutzung der verschiedenen Betriebs
bereiche.
Der Erfindung war die Aufgabe der Erfindung, ein Fahrzeug mit einer
Druckmittelanlage zu schaffen welches ein komfortables Fahr- und Ansteuer
verhalten aufweist.
Der Erfindung lag weiterhin die Aufgabe zugrunde, ein Fahrzeug mit einer
Druckmittelanlage derart zu verbessern, daß in verschiedenen Teilbetriebs
bereichen des Gesamtbetriebsbereiches eine optimale Funktionalität
gewährleistet werden kann.
Weiterhin bestand die Aufgabe, ein Fahrzeug mit einer Druckmittelanlage zu
schaffen, welche gegenüber dem Stand der Technik verbessert ist und
gleichzeitig einfach und kostengünstig hergestellt werden kann.
Dies wird bei obigen Fahrzeugen erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß der
verbraucherseitig anstehende Verbraucherdruck als Funktion der Steuergröße
zumindest zweistufig veränderbar ist.
Weiterhin kann es vorteilhaft sein, wenn der verbraucherseitig anstehende
Verbraucherdruck als Funktion der Steuergröße einen ersten Bereich aufweist,
in welchem eine erste Verbraucherdruck-Steuergröße-Relation vorherrscht und
einen zweiten Bereich aufweist, in welchem eine zweite Verbraucherdruck-Steuergröße-Relation
vorherrscht.
Zweckmäßig ist es bei Fahrzeugen, wenn die Verbraucher-Druck-Steuergröße-Relation
im ersten Betriebsbereich kleiner ist als im zweiten Betriebsbereich.
Ebenso kann es zweckmäßig sein, wenn die Verbraucher-Druck-Steuergröße-Relation
im ersten Betriebsbereich größer ist als im zweiten Betriebsbereich.
Erfindungsgemäß kann es bei einem oben genannten Fahrzeug zweckmäßig
sein, wenn das Umschalten von dem ersten Betriebsbereich zu dem zweiten
Betriebsbereich im wesentlichen schlagartig erfolgt.
Ebenso kann es zweckmäßig sein, wenn das Umschalten von dem ersten
Betriebsbereich zu dem zweiten Betriebsbereich über einen Teilbereich des
gesamten Betriebsbereiches im wesentlichen kontinuierlich erfolgt.
Nach einem weiteren erfinderischen Gedanken bezüglich einem Fahrzeug mit
Druckmittelanlage, wie beispielsweise Hydraulikanlage, mit zumindest einer
Druckmittelverdrängungsmaschine, wie beispielsweise Pumpe, und zumindest
einem Verbraucher, mit zumindest einem Steuerventil zur Steuerung des
verbraucherseitig anstehenden Verbraucherdruckes in Abhängigkeit zumindest
einer vorgebbaren Steuergröße, wobei das Steuerventil einen Kolben aufweist
sowie eine mit einem Zulauf verbindbare Zulaufkammer, eine mit einem
Verbraucher verbindbare Verbraucherkammer und eine mit einem Ablauf
verbindbare Ablaufkammer auf weist, kann es
zweckmäßig sein, wenn die Druckmittelanlage in einer Fluidverbindung von
der Verbraucherkammer zu einem Abflußpfad ein weiteres Ventil aufweist und
gegebenenfalls mindestens eine Blende aufweist, wobei das weitere Ventil in
Abhängigkeit des Druckes in der Verbraucherzuleitung oder in der Ver
braucherkammer schaltbar ist.
Nach einem weiteren erfinderischen Gedanken ist es bei einem Fahrzeug mit
Druckmittelanlage, wie beispielsweise Hydraulikanlage, mit zumindest einer
Druckmittelverdrängungsmaschine, wie Pumpe, und zumindest einem
Verbraucher, wie Kolben-/Zylindereinheit einer Kupplung, eines
Drehmomentwandlers oder eines stufenlosen Getriebes, mit zumindest einem
Steuerventil zur Steuerung des verbraucherseitig anstehenden Ver
braucherdruckes in Abhängigkeit zumindest einer vorgebbaren Steuergröße,
wobei das Steuerventil einen in einer Bohrung axial verlagerbaren Kolben
aufweist sowie eine mit einem Zulauf verbindbare Zulaufkammer, eine mit
einem Verbraucher verbindbare Verbraucherkammer und eine mit einem
Ablauf verbindbare Ablaufkammer aufweist und der Kolben in einem von
einem Druckmittel beaufschlagbaren Raumbereich eine erste
druckmittelbeaufschlagbare Fläche und eine zweite
druckmittelbeaufschlagbare Fläche aufweist, wobei die Kraftwirkungen des
Druckmitteldrucks auf die erste und zweite Fläche eine entgegengesetzte
Richtung aufweisen, vorteilhaft, wenn mittels eines zweiten Ventiles der
Druck des Druckmittels in dem Raumbereich veränderbar ist, so daß die
resultierende Kraftwirkung auf den Kolben als Differenzkraft der Kräfte auf die
erste und zweite Fläche veränderbar ist.
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn das zweite Ventil innerhalb des Kolbens
angeordnet ist.
Ebenso ist es zweckmäßig, wenn der Kolben des zweiten Ventiles koaxial zum
Kolben des Steuerventiles angeordnet ist.
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn das zweite Ventil innerhalb des Gehäuses
des Steuerventils angeordnet ist.
Zweckmäßig ist es, wenn der Kolben des zweiten Ventils im wesentlichen
rechtwinklig und verlagerbar zu dem Kolben des Steuerventils angeordnet ist.
Ebenso ist es vorteilhaft, wenn der Kolben des zweiten Ventiles durch einen
Kraftspeicher gegen eine durch den Kolben verschließbare oder zu öffnende
Öffnung beaufschlagt wird.
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn zwischen der Verbraucherkammer oder
einer Zuleitung zu einem Verbraucher und dem zweiten Ventil zumindest eine
Blende zur Druckreduzierung angeordnet ist.
Ebenso ist es zweckmäßig, wenn zwischen der Verbraucherkammer oder
einer Zuleitung zu einem Verbraucher und dem Kolben des zweiten Ventils
zumindest eine Blende zur Druckreduzierung angeordnet ist.
Vorteilhaft ist es, wenn zwei Blenden mit gleicher oder unterschiedlicher
Öffnung angeordnet sind.
Ebenso kann es vorteilhaft sein, wenn das weitere Ventil ein Schaltventil ist.
Ein solches Schaltventil hat einen im wesentlichen schlagartigen oder
gezielten Übergang von einer geschlossenen zu einer geöffneten Stellung,
wobei jedoch eine Hysterese zwischen Öffnen und Schließen vorherrschen
kann.
Weiterhin kann es erfindungsgemäß vorteilhaft sein, wenn das weitere Ventil
ein Wegeventil ist. Ein solches Wegeventil kann einen im wesentlichen
kontinuierlichen Übergang von einem geschlossenen in einen geöffneten
Zustand aufweisen, wobei der Kolben des Ventils bei einem Durchlauf eines
Betätigungsweges eine wegabhängige Öffnung oder Schließung erlaubt.
Erfindungsgemäß kann es zweckmäßig sein, daß das weitere Ventil innerhalb
des Kolbens des Steuerventiles angeordnet ist.
Ebenso kann es zweckmäßig sein, wenn das weitere Ventil einen Kolben
aufweist, welcher koaxial zu dem Kolben des Steuerventiles angeordnet ist.
Bei einem erfindungsgemäßen Fahrzeug mit einer Druckmittelanlage kann es
zweckmäßig sein, wenn das weitere Ventil einen axial bewegbaren Kolben
aufweist, wobei die Achse des Kolbens des weiteren Ventiles im wesentlichen
parallel zu der Achse des axial bewegbaren Kolbens des Steuerventiles
angeordnet ist.
Ebenso kann es vorteilhaft sein, wenn das weitere Ventil als zusätzliches
Ventil in der Druckmittelanlage angeordnet ist.
Das erfindungsgemäße Fahrzeug kann vorteilhaft ausgestaltet sein, wenn im
Bereich einer Zuleitung zu dem weiteren Ventil zumindest eine Blende,
vorzugsweise zwei Blenden, als Drosselstellen angeordnet sind.
Ebenso kann es zweckmäßig sein, wenn eine auf den Kolben des Steuerventi
les wirkende Axialkraft durch eine Ansteuerung, wie durch ein Öffnen oder
Schließen, des weiteren Ventiles moduliert wird.
Weiterhin kann es zweckmäßig sein, wenn eine auf den Kolben wirkende
Axialkraft durch ein Öffnen des weiteren Ventiles vermindert wird.
Vorteilhaft kann es sein, wenn eine auf den Kolben wirkende Axialkraft einer
Kraft entgegenwirkt, die durch eine Vorgabe der Steuergröße in axialer
Richtung auf den Kolben wirkt.
Die Erfindung ist anhand der Figuren näher erläutert.
Dabei zeigt:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Druckmittelanlage eines
Fahrzeuges,
Fig. 2 ein Diagramm,
Fig. 2a einen Ausschnitt einer Druckmittelanlage,
Fig. 2b ein Diagramm,
Fig. 2c einen Ausschnitt einer Druckmittelanlage,
Fig. 2d ein Diagramm,
Fig. 3 einen Ausschnitt einer Druckmittelanlage,
Fig. 4 einen Ausschnitt einer Druckmittelanlage,
Fig. 5 einen Ausschnitt einer Druckmittelanlage,
Fig. 6 einen Ausschnitt einer Druckmittelanlage,
Fig. 7 ein erfindungsgemäßes Fahrzeug,
Fig. 8 eine Druckmittelanlage,
Fig. 9 ein Ventil und
Fig. 10 ein Diagramm.
Die Fig. 1 zeigt schematisch eine Druckmittelanlage 1, wie hydraulische
Anlage, für ein Fahrzeug oder Kraftfahrzeug, mit einer Druckmittelverdrän
gungsmaschine, wie Pumpe 2, und einem Verbraucher 3. Der Verbraucher
kann beispielsweise eine Kupplung oder ein Drehmomentübertragungssystem,
wie beispielsweise ein Wandler mit Wandlerüberbrückungskupplung, sein.
Weiterhin kann der Verbraucher ein Ansteuerelement eines Kegelscheiben
satzes eines stufenlos einstellbaren Kegelscheibenumschlingungsgetriebes
sein. Die Kupplung kann ebenfalls eine Anfahrkupplung oder eine Wendesatz
kupplung eines automatischen Getriebes, wie stufenlos einstellbares
Kegelscheibenumschlingungsgetriebe oder Stufengetriebe, sein.
Die Druckmittelanlage kann weiterhin eine fluidbetätigte Anlage sein, wie eine
Pneumatikanlage. Der Verbraucher ist jedoch nicht auf ein Drehmomentüber
tragungssystem beschränkt, vorzugsweise wird als Verbraucher jedoch ein
Drehmomentübertragungssystem im Antriebsstrang des Fahrzeuges näher
betrachtet.
Die Kupplung ist eine fluidbetätigte Kupplung, wie eine naßlaufende
Lamellenkupplung.
Zur Ansteuerung des Verbrauchers 3 oder des Fluidstromes oder Fluiddruckes
zum Verbraucher 3 wird ein Steuerventil 4 verwendet, welches mit der
Pumpe 2 und dem Verbraucher 3 über Druckmittelverbindungen 24, 26 in Ver
bindung, wie Fluidverbindung, steht, wobei weiterhin eine Steuereinheit 5 ein
Ansteuerelement 6 ansteuert, welches das Steuerventil 4, wie Ventil, steuert.
Die Steuereinheit 5 steht sowohl mit dem Element 6 als auch gegebenenfalls
mit anderen Elektronikeinheiten in Signalverbindung. Weiterhin steht die
Steuereinheit 5 über Signalleitungen 7 mit Sensoren und gegebenenfalls mit
einem Datenbus in Signalverbindung. Die Steuereinheit wertet die eingehen
den Signale, wie beispielsweise Sensorwerte, aus und erzeugt Steuersignale,
welche das Element 6 ansteuern. Das Element 6 zur Ansteuerung des Ventils
4 kann den Ventilkolben 8 beispielsweise durch eine Druckmittelbeauf
schlagung oder durch eine Ansteuerung mittels beispielsweise Magneten oder
einer elektromotorischen Betätigung ansteuern. Das Ventil 4 kann als
mechanisch betätigtes Ventil oder druckmittelbetätigtes Ventil oder
beispielsweise als Magnetventil ausgebildet sein. In den folgenden Figuren
sind Ausführungsbeispiele jeweils als druckmittelbetätigte Ventile dargestellt,
wobei mittels eines steuerbaren Steuerdruckes ps im Bereich der
Steuerkammer 9, die Kraftbeaufschlagung auf die Querschnittsfläche 10 des
Kolbens 8 erreicht wird. Die abstrakte Darstellung des Pfeiles 11, welcher eine
Kraftwirkung ausgehend von dem Element 6 auf den Kolben 8 schematisch
darstellt, kann diese Kraftwirkung durch die obengenannten Mechanismen,
wie beispielsweise durch eine Druckmittelbeaufschlagung oder durch eine
Wirkung eines magnetischen Elementes, erzielen.
Der Kolben 8 ist in einer Langlochbohrung 12 eines Gehäuses 13 axial
beweglich aufgenommen. Im Falle einer Druckmittelbetätigung ist die Kammer
9, wie Steuerdruckkammer, durch die Wandung 14 abgeschlossen. Auf der
Gegenseite ist die Langlochbohrung 12 durch den Endstopfen 15 begrenzt,
wobei der Stopfen 15 einen Abschluß bilden kann, welcher druckmitteldicht
ist oder, wie in Fig. 1 dargestellt, mit einer Öffnung 16 versehen sein kann,
um Leckage-Öl abfließen zu lassen.
Der Kolben 8 wird durch einen Kraftspeicher 17 in axialer Richtung beauf
schlagt, wobei der Verschlußstopfen 15 zur Vorspannung des Kraftspeicher
justiert werden kann. Der Kraftspeicher 17 greift in eine Öffnung 8a im axialen
Endbereich des Kolbens 8 ein, wobei der Kraftspeicher gleichzeitig in eine
Öffnung 15a des Verschlußstopfens 15 hineinragt.
Der Kolben 8 weist in einem axialen Endbereich einen Bereich 8b auf, welcher
eine Querschnittsfläche A aufweist. In anderen Bereichen, wie beispielsweise
im Bereich 8c, weist der Kolben eine geringere Querschnittsfläche A₁ auf.
Entlang der Langlochbohrung 12 ist eine Mehrzahl von im wesentlichen
kreisringförmigen Kammerbereichen angeordnet, wobei diese Kammerbereiche
20, 21, 22 und 23 zur Verbindung oder Steuerung des Verbraucherdruckes pv
in der Zuleitung 24 zu dem Verbraucher 3 als Funktion der Steuergröße, wie
beispielsweise des Steuerdruckes ps verwendet werden. Der Schieber 8 mit
seinen Steuerkanten 25a, 25b verbindet entweder die Kammer 21 mit der
Kammer 22 oder die Kammer 22 mit der Kammer 23. Die Kammer 23 ist über
die Fluidverbindung 26 mit einem Hydraulikelement verbunden, welches den
Systemdruck psys in der Verbindung 26 zur Verfügung stellt. Diesen
Systemdruck kann beispielsweise eine Druckmittelverdrängungsmaschine, wie
Pumpe 2, zur Verfügung stellen, welche ein Hydraulikfluid, beispielsweise aus
einem Reservoir 27 oder aus einem Sumpf, in Richtung der Kammer 23
pumpt. In anderen Ausführungsvarianten kann statt der Pumpe 2 auch ein
Ventil vorgesehen sein, welches zwischen eine Druckmitelverdrängungs
maschine, wie Pumpe, und die Verbindungsleitung 26 geschaltet ist, wobei
dieses Ventil den Fluidstrom und den Systemdruck psys ansteuern kann.
In der Kammer 23 wird über die Verbindung 26 ein Systemdruck bereitge
stellt. Bei einer axialen Verlagerung des Kolbens 8 in Richtung auf den
Stopfen 15 kann durch die Verlagerung der Steuerkante 15a gegenüber der
Kante 28 eine Fluidverbindung zwischen dem Bereich 22 und 23 hergestellt
werden, wobei dadurch der Verbraucherdruck py im Bereich der Verbindung
24 angesteuert wird. Durch die Bereitstellung des Verbraucherdrucks pv kann
beispielsweise das Drehmomentübertragungssystem gesteuert, geöffnet oder
geschlossen werden.
Wird der Kolben 8 in die entgegengesetzte Richtung beaufschlagt, so wird die
Verbindung der Bereiche 22 und 23 unterbunden und eine Verbindung
zwischen den Bereichen 21 und 22 hergestellt, wobei über die Leitung 29 die
Verbindung 24 mit einem Ablauf verbunden wird und somit der Druck pv
reduziert wird oder werden kann. Die Hydraulikverbindung oder Druckmittel
verbindung 29 ist mit einem Sumpf 30 fluidverbunden.
Die Ansteuerung der Steuergröße durch die Steuereinheit 5 und die Vorgabe
durch das Element 6 erlaubt eine gezielte Variation der axialen Position des
Kolbens 8 zur Ansteuerung des Verbraucherdruckes pv im Bereich 24 als
Funktion der Steuergröße, wie beispielsweise ps. Zur Einführung einer
zweistufigen Kennlinie des Verbraucherdruckes als Funktion der Steuergröße,
wie beispielsweise ps, ist im Kolben 8 ein weiteres Ventil 50 angeordnet,
welches einen Schieber 51 und einen Kraftspeicher 52 in einer Öffnung im
Kolben 8 aufweist, wobei ein Verschlußstopfen 53 weiterhin in die Öffnung
des Kolbens 8 eingebracht ist. Der Verschlußstopfen weist Kanäle 54 auf, die
über eine Blende 55 den Bereich 20 mit dem Bereich 21 verbinden können,
falls das Ventil 50 geöffnet ist. Die Zuleitungen 54 sind im Bereich des
Verschlußstopfens in radialer Richtung beispielsweise sternförmig oder
kreuzförmig angeordnet, so daß beispielsweise mehrere zylindrische
Verbindungen in radialer Richtung des Verschlußstopfens angeordnet sind,
welche mit der Öffnung 55, wie Blende, verbunden sind, um eine Fluidver
bindung aus dem Bereich 20 über die Verbindungen 54 und 55 bei geöff
netem Ventil 50 zu dem Bereich 21 zu erlauben. Der Verschlußstopfen 53
wird in den Endbereich 8b des Kolbens 8 eingeschraubt, wobei ein Sechskant
56 zum Verschrauben des Stopfens verwendet wird. In einer anderen Aus
führungsform kann dieser Stopfen auch durch eine anderweitige Art in den
Endbereich 8b des Kolbens eingebracht werden.
Ist das Ventil 50 geschlossen, da der im Bereich 57 herrschende Druck
multipliziert mit der Querschnittsfläche des Bereiches 57 nicht ausreicht, um
die Vorspannung des Kraftspeichers 52 zu überwinden, so befindet man sich
in einem ersten Betriebsbereich des Steuerventils 4. Erhöht sich der Druck pv
im Bereich 24 und überschreitet der Druck im Bereich 57 multipliziert mit der
Querschnittsfläche des Bereiches 57 die Vorspannung des Kraftspeichers 52,
so öffnet das Ventil 50 und ein Druckmittelfluß über die Druckmittelleitung 60
durch die Blende B1 (61) in den Bereich 20 sowie durch die Verbindungen 54
und durch die Blende 55 zu dem Bereich 21 wird ermöglicht. Durch die
Blenden B1 und B2 findet eine Drosselung des Druckes im Bereich 62, 20 und
im Bereich 57 statt. Der Druck im Bereich 20, welcher in Abhängigkeit der
Betriebsstellung des Ventils 50 variabel ist, wirkt als Kraft auf den Kolben, in
axialer Richtung, wobei diese Kraft der Kraftbeaufschlagung des Kolbens
aufgrund der Steuergröße, wie beispielsweise ps, entgegenwirkt. Die Kraft,
wie Axialkraft, die zusätzlich neben der Kraft F durch den Vorsteuerdruck und
der Kraft des Kraftspeichers auf den Kolben im Bereich der Druckkammer 20
wirkt, resultiert aus der Differenzfläche zwischen den beiden
Querschnittsflächen A und A₁, (A-A₁) der Bereiche 8b und 8c des Kolbens,
die unterschiedlich groß sind, multipliziert mit dem Druck im Bereich 20. Nach
einem Öffnen des Ventils 50 wird der Druck im Bereich 20 abgesenkt und die
rückwirkende Kraft auf die Differenzfläche wird reduziert, so daß eine
veränderte Charakteristik des Verbraucherdruckes pv als Funktion der
Steuergröße, wie beispielsweise ps, resultiert.
Der Kolben 8 weist in einem Bereich seiner Länge eine Stufe in seiner äußeren
Kontur auf, die durch Flächen mit unterschiedlichen Durchmessern oder
Radien in den Bereichen 8b und 8c gebildet wird. Die eine Fläche 70 weist
eine größere wirksame Fläche auf als die Fläche 71. Die Fläche 70 liegt auch
der Fläche 71 derart gegenüber, daß die aufgrund eines Druckes im Bereich
20 wirkende Kraft auf die Fläche 70 (A) der Kraft auf die Fläche 71 (A₁)
entgegengesetzt ist oder eine entgegengesetzte Richtung aufweist. Die
aufgrund des Druckes p₂₀ im Bereich 20 auf den Kolben wirkende
resultierende Kraft ist somit die Differenz der Kräfte F₁ und F₂ auf die Flächen
70 und 71. Die Flächen 70 und 71 werden durch das Druckmedium im
Bereich 20 druckbeaufschlagt. Dadurch wirkt eine zusätzliche Rückstellkraft
auf den Kolben 8. Öffnet das Ventil 50, wird der Druck im Bereich 20
reduziert und dadurch wird auch die zusätzliche Rückstellkraft auf den Kolben
reduziert.
Die Querschnittsflächenverhältnisse der Drosselstellen oder Blenden B1 und
B2 bestimmen den Druckabfall im Bereich 62 und 57 gegenüber dem Druck pv
im Bereich 60, 24. Durch die geeignete Wahl der Querschnittsflächen dieser
Blenden B1, B2 kann die Charakteristik der Kennlinie des Verbraucherdruckes
pv als Funktion der Steuergröße in geeigneter Art gewählt werden. Das
Verhältnis der Querschnittsflächen kann vorzugsweise im Bereich 1 : 10 bis
10 : 1 liegen.
Im Endbereich des Kolbens 8 sind eine Mehrzahl von in Umfangsrichtung
verlaufenden Rillen oder Nuten 80 angeordnet. Diese Rillen oder Nuten sind im
üblichen Betrieb mit einem Hydraulikfluid gefüllt, welches unter Druck steht.
Da im Bereich 23 der Systemdruck herrscht und der Raumbereich 81 im
wesentlichen drucklos sein kann, wird der Druck vom Bereich 23 zum Bereich
81 im wesentlichen über die Überdeckungslänge des Kolbens im Endbereich
73 abgebaut. Durch die in Umfangsrichtung verlaufenden am äußeren Umfang
des Kolbens 8 befindlichen Rillen schwimmt sozusagen der Kolben 8
gegenüber dem Gehäuse auf und es tritt eine Minimierung der Reibkräfte bei
einer axialen Bewegung des Kolbens auf.
Die Fig. 2 zeigt eine Kennlinie eines Steuerventiles zur Ansteuerung eines
Verbrauchers, wie beispielsweise einer hydraulisch betätigten Kupplung im
Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges. In der Darstellung der Fig. 2 ist der
Verbraucherdruck pv als Funktion des Steuerdruckes ps aufgetragen. Die
Kennlinie 100 zeigt ein nicht lineares Verhalten, wobei im wesentlichen bis zu
dem Steuerdruck 101 ein lineares Verhalten zu erkennen ist, sowie ab dem
Steuerdruck 102 wiederum ein lineares Verhalten mit jedoch unterschiedlicher
Steigung zu erkennen ist. Im Übergangsbereich zwischen den Steuer
druckwerten 101 und 102 kann sich ein im wesentlichen schlagartiger oder
auch sich stetig ändernder Verbraucherdruck als Funktion des Steuerdruckes
ergeben.
Die Mehrstufigkeit der Kennlinie des Verbraucherdruckes als Funktion des
Steuerdruckes im Vergleich zu einer einstufigen Kennlinie 103 hat im
wesentlichen die folgenden Vorteile:
Zum einen erhöht sich die feinfühlige Steuerbarkeit im Kennlinienbereich mit
niedriger Steigung, da der Bereich des Steuerdruckes ps bei gegebenem
Verbraucherdruck pv größer ist. Weiterhin kann der Bereich des Steuerdruckes
im Bereich der erhöhten Steigung reduziert werden und somit der typischer
weise hauptsächlich nutzbare Steuerdruck für den typischerweise hauptsäch
lich genutzten Verbraucherdruck optimiert werden, ohne daß Sicherheits
funktionen, welche durch einen erhöhten Gesamtverbraucherdruck gewähr
leistet sind, zu vernachlässigen.
Die Zweistufigkeit oder eine Mehrstufigkeit des Ventils hat weiterhin den
Vorteil, daß das Ventil hystereseärmer wird. Durch die Mehrstufigkeit und
durch den flacheren Anstieg der Kennlinie im Bereich niedriger Steuergrößen,
sind in diesem Bereich größere Stellkräfte realisierbar um Abweichungen von
einem Sollwert auszuregeln. Dadurch wird in dem Bereich, in welchem ein
Druck feiner modulierbar ist, eine geringere Hysterese erzielt.
Der Wertebereich des Verbraucherdruckes im Bereich 104 bis 105 entspricht
dem Betriebsbereich des Verbrauchers, wie beispielsweise der hydraulisch
betätigbaren Kupplung im Antriebsstrang eines Fahrzeuges, wobei der
Wertebereich von 105 bis 106 als Sicherheitsreserve vorgehalten werden
muß, falls beispielsweise der Reibwert der Kupplung im Betrieb abgesenkt ist
und ein erhöhter Ansteuerdruck als Verbraucherdruck notwendig ist.
Typischerweise ist dieser erhöhte Verbraucherdruck jedoch nur in geringen
Prozentsätzen der Betätigung notwendig, so daß es zweckmäßig erscheint,
daß in einem ersten Betriebsbereich die Kennlinie 100 weniger steil ausgebil
det ist als in einem zweiten Betriebsbereich.
Die Fig. 2a zeigt ein Ventil 200 mit einem Kolben 201, welcher axial
beweglich in der Ventilbohrung 202 innerhalb eines Gehäuses oder Steuer
blocks 203 angeordnet ist. Der Steuerkolben 201 wird in die Langlochboh
rung 202 axial verschiebbar angebracht, wobei die Langlochbohrung mittels
des Verschlußstopfens 204 abgeschlossen wird. Zur Dichtigkeit des
Abschlusses mittels des Verschlußstopfens wird zumindest ein Dichtring 205
im Bereich des Verschlußstopfens in Umfangsrichtung angeordnet. Zwischen
dem Verschlußstopfen 204 und dem Kolben 201 ist eine Steuerdruckkammer
206 angeordnet, welche mittels der Verbindungsleitung 207 gespeist wird,
wobei der in der Steuerdruckkammer vorherrschende Druck ps die Axialkraft
auf den Kolben bestimmt, wobei die Kraft gleich dem Druck ps multipliziert mit
der wirksamen Querschnittsfläche As des Steuerkolbens 201 ist.
Der Kolben wird wie in dem Ausführungsbeispiel der Fig. 2a dargestellt, in
axialer Richtung zusätzlich durch den Kraftspeicher 208 beaufschlagt. Die
Kraftwirkung des Kraftspeichers 208 in axialer Richtung wirkt der Kraft F
aufgrund des Steuerdrucks ps in axialer Richtung entgegen. Der Raumbereich
209, in welchem der Kraftspeicher 208 angeordnet ist, ist über eine
Verbindungsleitung 210 mit einem Tank 211 verbunden, so daß Leckageströ
me in Richtung Tank 211 abgeführt werden können.
Das Ventil 200 besteht neben der Langlochbohrung und dem Ventilkolben
201 aus in Umfangsrichtung ausgebildeten Vertiefungen 212 bis 216, wobei
diese Vertiefungen über Verbindungsleitungen 217 bis 220 und 207 mit
anderen Elementen der Hydraulikanlage verbunden sind.
Über die Zuleitung 217 steht der Bereich 212 beispielsweise mit einer Pumpe
oder einem anderen Element in Fluidverbindung, welches den Systemdruck
psys erzeugt oder zur Verfügung stellt.
Die Position der Steuerkante 221 erlaubt in der Darstellung 2a eine Fluidver
bindung zwischen dem Raumbereich 212 und dem Raumbereich 213, so daß
eine Druckbeaufschlagung des Verbrauchers über die Leitung 218 erfolgen
kann. Der Verbraucherdruck pv ist in diesem Fall eine Funktion des Sy
stemdruckes psys und der Position des Kolbens 201, welche wiederum durch
den Steuerdruck ps vorgegeben ist. Aufgrund der Drosselwirkung des Spaltes
zwischen der Steuerkante 221 und der Kante 221a kann der Druck pv kleiner
sein als der Systemdruck. Der im Raumbereich 215 wirkende Druck p ist
abhängig von dem Druck pv, wobei eine Druckreduzierung aufgrund der
Drossel gegenüber dem Druck pv möglich ist. Weiterhin ist in der
Verbindungsleitung 220 zu dem Raumbereich 215 eine Blende 223
angeordnet.
Die Verbindungsleitung 224 ist mit einem Ventil 225 verbunden. Das Ventil
besteht im wesentlichen aus einem Verschlußelement 226 und einem
Kraftspeicher 227 sowie einer Abflußöffnung 228. Der Kraftspeicher spannt
das Element 226 im Bereich der Öffnung 229 vor. Die Druckkraft des Druckes
p multipliziert mit der Querschnittsfläche der Öffnung 229 wirkt gegen die
Kraft der Vorspannung des Kraftspeichers, so daß bei einer geringeren Kraft
aufgrund des Druckes p das Ventil geschlossen bleibt.
Die Fig. 2b zeigt eine Kennlinie des Verbraucherdruckes pv als Funktion des
Steuerdruck ps, wobei das oben gezeigte Beispiel der Fig. 2a als Anwen
dungsfall der Linie 240 erläutert wurde. In dem Niederdruckbereich von dem
Druck 241 bis zum Druck 242 bleibt das Ventil 225 geschlossen, so daß eine
Regelung des Verbraucherdruckes über den Steuerdruck bei geschlossenem
Ventil erfolgen kann. Dies bringt den Vorteil, daß die Kennlinie 240 gegenüber
dem Linienverlauf 243 relativ flach gehalten werden kann. In einem weiteren
Betriebsbereich kann anschließend der Kurvenverlauf 244 realisiert werden,
was den Vorteil hat, daß der Anfangspunkt 243 und der Endpunkt 245 der
Linie 243 ebenfalls beibehalten werden kann, jedoch der Hauptbetriebsbereich
entsprechend der Linie 240 feiner steuerbar oder regelbar ist.
Die Fig. 2c zeigt ein Ausführungsbeispiel entsprechend der Fig. 2a, wobei
in Fig. 2c der Druck ph groß genug ist, um das Ventil 225 zu öffnen.
Dadurch entsteht eine Drosselung des Druckes ph im Vergleich zu dem Druck
pv, wodurch eine Kraftwirkung der Druckkraft ph auf die Flächen 250 und 251
in veränderter Art und Weise erfolgt, als bei geschlossenem Ventil 225.
Dadurch wird eine Druckerhöhung des Druckes pv gegenüber dem System
druck psys erreicht, wodurch eine steilere Charakteristik des Verbraucher
druckes pv gegenüber dem Steuerdruck ps erzielt wird. Die Kennlinie pv als
Funktion von ps, siehe Fig. 2d, befindet sich im Anwendungsfall der Fig. 2c
im Bereich 2 der Kurve 244. Die Kennlinie ist wesentlich steiler als im Bereich
240, wodurch erreicht wird, daß bei anfänglich geringer Steigung des
Bereiches 240 der gleiche Endpunkt 245 der Kennlinie erreicht wird.
Die Fig. 3 zeigt ein Ventil 300 mit einem Ventilkolben 301, welcher in einer
Bohrung eines Gehäuses 302 axial beweglich aufgenommen ist.
Der Ventilkolben 300 weist eine im wesentlichen rotationssymmetrische
Aussparung 303 auf, welche die Steuerkanten 304 und 305 definiert. Die
Zusammenwirkung von den Steuerkanten 304, 305 mit Steuerkanten der
Aussparungen 307, 308 und 309 ist für die Ansteuerung des Verbraucher
druckes pv verantwortlich. Durch die Vorgabe des Steuerdruckes ps in der
Steuerkammer 306 bzw. über die Verbindung 310 wird die axiale Positionie
rung des Kolbens 301 angesteuert. Die Verbindung 311 der in Umfangs
richtung verlaufenden Kammer 307 verbindet die Kammer 307 beispielsweise
mit einem Tank und ist somit als Ablauf ausgestaltet. Die Verbindungsleitung
312 verbindet die in Umfangsrichtung im wesentlichen ringartig ausgebildete
Kammer 308 beispielsweise mit einem Verbraucher, wie mit einer hydraulisch
gesteuerten Kupplung.
Die Verbindungsleitung 313 verbindet den Raumbereich 309 beispielsweise
mit einer Druckmittelpumpe oder mit einem anderen einen Systemdruck zur
Verfügung stellenden Aggregat. Durch die Ansteuerung des Steuerdruckes ps
im Raumbereich 306 wird der Kolben 301 derart in axialer Richtung verlagert,
daß eine Verbindung des Raumbereiches 309 mit dem Raumbereich 308 über
die Steuerkante 305 erfolgt. Dadurch wird der Druck pv zum Verbraucher
eingestellt oder generiert. Der Druck ps ist im Raumbereich 314 ebenfalls
gegeben, so daß der Druck p₁ in diesem Falle gleich pv ist. Der Raumbereich
314 ist über die Drosselstelle 315 mit dem Raumbereich 308 verbunden.
Durch den Druck p₁ im Raumbereich 314 stützt sich der Kolben 301 am
Kolben 316 in axialer Richtung ab, so daß eine Kraftwirkung auf den Kolben
301 in axialer Richtung erfolgt. Ist der Druck p₂ im Raumbereich 320
multipliziert mit der Querschnittsfläche A₂ kleiner als die Kraft des Kraft
speichers 321 auf den Kolben 322, so bleibt der Kolben 322 in Anlage gegen
den Kolben 316.
Übersteigt der Druck p₂ einen vorgegebenen Wert, so daß der Druck p₂
multipliziert mit der Querschnittsfläche A₂ größer ist als die Kraftwirkung des
Kraftspeichers 321 auf den Kolben, so wird der Kolben 322 in axialer
Richtung bewegt und es wird eine Öffnung zu der Abflußleitung 323
freigegeben. In diesem Moment verändert sich der Druck p₁ sowie der Druck
p₂ gegenüber dem Druck pv, da die Drosselstellen 324 und 325, die Drücke p₁
und p₂ reduzieren. Sind beispielsweise die Drosselstellen 324 und 325 gleich
groß, so ist der Druckabfall im Bereich 324 gleich dem Druckabfall im Bereich
325. Als Beispiel sei ein Druck ps gleich 12 Bar und Querschnittsflächen 324
gleich 325, wobei die Vorspannung des Kraftspeichers dividiert durch die
Querschnittsfläche A₂ gleich 6 Bar ist. In diesem Beispiel ist der Druck p₁
gleich 9 Bar. Der Druckabfall im Bereich der Drosselstelle 324 ist gleich dem
Druckabfall im Bereich der Drosselstelle 325. Dadurch wird die Kraftwirkung
aufgrund des Druckes p₂ auf den Kolben 316 gegenüber dem Zustand bei
geschlossenem Kolben 322 variiert, so daß die Rückstellkraft des Kolbens 301
verändert wird. Durch diese veränderbare Rückstellkraft multipliziert mit der
Querschnittsfläche A₁ verändert sich die Reaktion des Verbraucherdruckes pv
als Funktion des Steuerdruckes ps, so daß im Betriebsbereich bei
geschlossenem Kolben 322 eine flachere Kennlinie pv als Funktion von ps
resultiert und bei geöffnetem Kolben 322 eine steilere Kennlinie pvals Funktion
von ps.
Die Anordnung des Kolbens 322 und des Kraftspeichers 321 im Bereich des
Kolbens 316 weist eine besonders bauraumsparende Ausführungsform auf,
da der Kolben 316 und der Kolben 322 sowie der Kraftspeicher 321 ein
Schaltventil im Ventil 300 bilden, wobei die Formulierung Schaltventil derart
gewählt ist, weil bei einer Freigabe der Öffnung 320 durch den Kolben 322
die Freigabe quasi plötzlich oder schlagartig erfolgt. In diesem Ausführungs
beispiel findet eine Wegmodulation im wesentlichen nicht statt.
Die Fig. 4 zeigt ein Ventil 400 in einer Langlochbohrung eines Gehäuses
402, wobei der Ventilkolben 401 in dieser Bohrung axial beweglich ist.
Weiterhin erkennt man die Steuerdruckkammer 403, sowie die im wesentli
chen ringförmigen Raumbereiche 404, 405 und 406, welche über die
Verbindungen 407, 408 und 409 mit dem Zulauf (409), dem Verbraucher
(408) sowie dem Ablauf (407) verbunden sind. Als Zulauf kann ein Anschluß
von einer Pumpe oder von einem anderen einen Druck zur Verfügung
stellenden Aggregat vorgesehen sein. Als Verbraucher kann beispielsweise
eine hydraulisch betätigte Kupplung Verwendung finden. Die Verbindung 407
zu einem Ablauf kann beispielsweise zu einem Tank oder zu einem Sumpf
eines Getriebes oder einer anderen Hydraulikanlage vorgesehen sein.
Der Kolben 410 entspricht im wesentlichen dem Kolben 316 der Fig. 3,
wobei der Kolben 411 axial verschiebbar innerhalb des Kolbens 410
angeordnet ist. Der Kolben 411 sowie der Kraftspeicher 413 gehören zu dem
Ventil 412, welches als Wegventil ausgebildet ist. Die Eigenschaft dieses
Wegeventiles ist die kontinuierliche Freigabe der Öffnung 414 als Funktion der
Druckbeaufschlagung im Raumbereich 414 aufgrund des dort herrschenden
Druckes, wobei der Druck im Raumbereich 408 der Verbraucherdruck ist, der
über die Drosselstelle 415 im Raumbereich 416, bei geöffnetem Wegventil
412, moduliert ist. Im Raumbereich 403 herrscht der Steuerdruck ps und im
Raumbereich 409 der Systemdruck psys.
Die Fig. 5 zeigt ein Ventil 500, welches durch einen Kolben 501 in einer
Langlochbohrung realisiert ist. Die Steuerkammer 502 wird durch die Leitung
503, wie Verbindung, gespeist, so daß der Steuerdruck ps in der Kammer 502
zur Beaufschlagung der Endfläche 504 des Kolbens 501 eingestellt werden
kann. Weiterhin sind im wesentlichen ringförmige Kammern 505, 506 und
507 angeordnet. Die Kammer 505, wie Ablaufkammer, ist über die
Verbindung 508 mit einem Ablauf oder einem Tank verbunden. Die Kammer
506, wie Verbraucherkammer, ist über die Verbindung 509 mit einem
Verbraucher verbunden, wobei im Raumbereich 506, 506a der Druck pv, das
heißt, der Verbraucherdruck herrscht. Die Kammer 507 dient als
Versorgungskammer oder Zulaufkammer, wobei über die Verbindung 510 der
Systemdruck psys eingespeist werden kann. Über die axiale Position des
Kolbens 501 und über die Stellung der Steuerkanten 501a und 501b im
Vergleich zu den Kanten der Raumbereiche 505 bis 507 findet eine Steuerung
des Verbraucherdruckes pv als Funktion des Steuerdruckes ps statt.
Der Zylinder 501 weist im vorderen Bereich eine Stufe auf, wobei der
Kolbenbereich 501c einen größeren Durchmesser aufweist als der Bereich
501d. Der Übergangsbereich von 501c nach 501d weist weiterhin einen
Anschlußbereich 506b auf, welcher mit der Leitung 509 fluidverbunden ist.
Der im Bereich 506c herrschende Druck p₁ wirkt auf die Differenzfläche gleich
der Differenz der Querschnittsflächen der Bereiche 501c und 501d in axialer
Richtung als Rückführung auf den Kolben 501. Diese rückwirkende Kraft wirkt
gegen die Kraft, welche aufgrund des Druckes ps auf den Kolben 501 wirkt.
Durch eine Veränderung des Druckes p₁ kann eine Kennlinienvariation des
Ventiles erreicht werden.
Der im Bereich 511 herrschende Druck p₂ bestimmt die Kraftwirkung auf den
Kolben 512, welcher mittels des Kraftspeichers 513 eine Vorspannung gegen
die Öffnung 514 erfährt. Der Kraftspeicher 513 ist mittels des Befestigungs
elementes 515 gegen den Kolben 501 selbst verspannt. Ist der Druck p₂
genügend groß, um multipliziert mit der Querschnittsfläche des Raumberei
ches 511 die Kraftwirkung des Kraftspeichers zu überschreiten, so wird das
Ventil mit dem Kolben 512 geöffnet. Durch die Drosselstellen 520 und 521a, b
findet eine Druckreduzierung vom Druck pv über den Druck p₁ zu dem Druck
p₂ statt, so daß die rückwirkende Kraft p₁ multipliziert mit der Differenzfläche
zwischen den Querschnittsflächen 501c und 501d variiert wird.
Die Blende 520 ist nicht wie bei den zuvor gezeigten Ausführungsvarianten
innerhalb des Ventils angeordnet, sondern wird als Drosselblende in die
Zuführung oder die Leitung oder die Verbindung eingearbeitet.
Über die Flächenverhältnisse der Blenden 520, 521a und 521b kann eine
Variation des Druckes p₁ sowie des Druckes p₂ erreicht werden. Dadurch
kann eine Variation der Steigungen der Kennlinien, beispielsweise der Fig. 2
im Bereich 100 bzw. im Bereich 107, erreicht werden.
Das Ventil 600 der Fig. 6 weist eine Rückstellfeder 606 auf, welche gegen
die Betätigungskraft gleich ps multipliziert mit der Querschnittsfläche des
Kolbens 603a wirkt. Weiterhin ist das Ventil 610 nicht wie in der Fig. 5
dargestellt innerhalb des Kolbens 603 angeordnet, sondern ist als externes
Ventil 610 im Block 602 oder gesondert angeordnet. Das Ventil 610 besteht
aus einer Blende 611 mit Öffnung 612, einem Kolben 613 sowie einem
Kraftspeicher 614, welcher den Kolben 613 mittels Vorspannung gegen die
Öffnung 612, respektive gegen die Blende 611 beaufschlagt. Ist der Druck p₁
multipliziert mit der Querschnittsfläche der Öffnung 612 groß genug, um die
Vorspannung des Kraftspeichers 614 zu überwinden, wird das Ventil 610
geöffnet, so daß der Druck p₁ sich in Abhängigkeit der Drosselöffnungen 612
und 620 einstellen kann. Durch den Druck p₁ multipliziert mit den Flächendif
ferenzen 603a minus 603b erfolgt eine veränderte Rückstellkraft auf die
Kolben, so daß eine gezielte Veränderung der Kennlinie des Ventils erreicht
wird.
Die Fig. 7 zeigt ein erfindungsgemäßes Fahrzeug 700 in einer schematischen
Darstellung. Das Fahrzeug 700 weist einen Motor 703, wie eine
Brennkraftmaschine, auf, der mit einem Getriebe 704 beispielsweise über eine
Kupplung 705 und/oder einen Torsionsschwingungsdämpfer in
Antriebsverbindung steht. Dem Getriebe 704 ist eine Vorrichtung zur
Drehrichtungsumkehr 712 nachgeordnet, wobei ein Differential 713 wiederum
nachgeordnet ist. Dem Differential 713 sind Antriebswellen 714 und die
angetriebenen Fahrzeugräder 715 nachgeordnet.
Die Vorrichtung zur Drehrichtungsumkehr 712 kann beispielsweise ein
Planetengetriebe mit Bremsen enthalten, mittels welchem die Drehrichtung der
Getriebeausgangswelle gesteuert geändert werden kann. Diese Vorrichtung
zur Drehrichtungsumkehr 712 kann auch dem Getriebe 704 vorgeschaltet
sein. Ebenso kann die Kupplung dem Getriebe 704 nachgeschaltet sein.
Das Getriebe 704 ist beispielsweise als stufenlos einstellbares Getriebe (CVT)
ausgebildet. Das Getriebe 704 weist zwei Kegelscheibensätze 707 und 708
auf, welche jeweils aus einer axial feststehenden Kegelscheibe und einer axial
verlagerbaren Kegelscheibe bestehen. Zwischen den Kegelscheibensätzen ist
ein Umschlingungsmittel 711 angeordnet, welches die Kraft oder ein
Drehmoment von dem einem Kegelscheibensatz auf den anderen
Kegelscheibensatz überträgt. An den verlagerbaren Kegelscheiben sind
Stellmittel, wie Kolben-Zylindereinheiten 710a, 710b, 710c, 710d angeordnet
zur Verstellung der axialen Position der axial verlagerbaren Kegelscheibe und
der Anpressung des Umschlingungsmittels 711. Pro Kegelscheibensatz
können zwei Kolben-Zylindereinheiten vorgesehen sein, wobei mittels der
einen Kolben-Zylindereinheit für die Anpressung drehmomentenabhängig
gesteuert werden kann und mit der anderen Kolben-Zylindereinheit die
Übersetzungssteuerung durchgeführt werden kann.
Die Kolben-Zylindereinheiten sind Teil einer Druckmittelanlage und werden
durch eine Druckmittelsteuerungsanlage 702 mit einer Einheit 717 mit
Ventilen und einer Pumpe 716 über Fluidverbindungen 719, 720 gespeist und
gesteuert. Die Druckmittel-Steuerungsanlage 702 wird von einer Steuereinheit
701 gesteuert. Die Steuereinheit steht über Signalverbindungen 718, 721 mit
den Aggregaten des Fahrzeuges 700 in Signalverbindung.
Die Fig. 8 zeigt schematisch einen Druckmittelschaltplan, wie
Hydraulikschaltplan zur Ansteuerung der Übersetzungsregelung eines
stufenlos einstellbaren Getriebes (CVT), wobei das Getriebe 800 nur in
Ausschnitten dargestellt ist. Das Getriebe weist Kegelscheibensätze 801 und
802 auf, die jeweils eine axial feststehende Kegelscheibe und eine axial
verlagerbare Kegelscheibe aufweist. An den axial verlagerbaren Kegelscheiben
ist jeweils zumindest eine Kolben-/Zylindereinheit 802, 803 zur
Druckbeaufschlagung insbesondere zur Übersetzungseinstellung angeordnet.
Die Kolben-/Zylindereinheiten sind über Fluidverbindungen 805, 806, wie
Hydraulikleitungen, mit Steuerventilen und/oder Pumpen verbunden.
Zur Ansteuerung des Hydraulikdruckes zur Übersetzungssteuerung oder
Übersetzungsregelung in den Kolben-/Zylindereinheiten 803, 804 werden die
Ventile 808, 809 und 810, sowie die Pumpe 807 verwendet. Die Pumpe 807
stellt den Versorgungsdruck zur Verfügung, wobei sie aus Druckmittel aus
dem Sumpf 811 in die nachgeordneten Druckmittelleitung 812 pumpt.
Der Druck in der Druckmittelleitung 812 wird durch das Ventil 808 zur
Ansteuerung der Kolben-/Zylindereinheiten 803, 804 verwendet, wobei das
Ventil 808 als Druckminderventil ausgestaltet ist und die Drücke in den
Zuleitungen 805 und 806 steuert.
Der Druck im Bereich 812 und im Bereich 813 wird durch das Ventil 809
derart gesteuert, daß mit dem Druck im Bereich 814 und mittels des
Schaltventils 810 der Vorsteuerdruck ps des Ventils 808 in der Kammer 815,
wie Vorsteuerdruckkammer, gesteuert wird. Der Vorsteuerdruck pv wird durch
den Steuerstrom i des Schaltventiles 810 vorgegeben, welcher von einer nicht
dargestellten Steuereinheit gesteuert wird. Durch den Vorsteuerdruck ps wird
die axiale Position des Kolbens 817 in der Langlochbohrung gesteuert, wobei
der Kolben gegen die Kraftbeaufschlagung des Kraftspeichers 818 axial
verlagerbar ist. Durch die axiale Verlagerung des Kolbens 817 werden die
Steuerkanten des Kolbens derart relativ zu den Steuerkanten der Bohrung
verlagert, daß die Drücke in den Zuleitungen 805, 806 gezielt gesteuert
werden können. Weiterhin ist das Ventil 816 innerhalb des Kolbens 817
angeordnet, welches bei Erreichen eines vorgebbaren Druckes im Wirkbereich
des Ventiles öffnet, um in einen anderen Betriebsbereich zu schalten.
Einzelheiten des Ventiles 808 sind in der Fig. 9 dargestellt.
Die Fig. 9 zeigt einen Ausschnitt der Fig. 8, wobei im wesentlichen nur das
Ventil 808 und die Zuleitungen und Ableitungen des Ventiles dargestellt sind.
Das Ventil besteht im wesentlichen aus einem Kolben 817, welcher in einer
von einem Stopfen 850 abgeschlossenen Langlochbohrung 851 axial
verlagerbar angeordnet ist. Die Langlochbohrung 851 weist einige Kammern
815, 852, 853, 854, 855 und 856 auf, die gegenüber dem Durchmesser der
Langlochbohrung 851 einen größeren Durchmesser aufweisen. Die Kammer
815 ist die Steuerdruckkammer, mittels welcher unter Druckbeaufschlagung
der Kolben 817 in seiner axialen Position verlagerbar ist. Der in der Kammer
815 herrschende Druck multipliziert mit der wirksamen Querschnittsfläche,
wie Stirnfläche des Kolbens, ergibt die Kraft FA zur Auslenkung des Kolbens
FA = ps * FKolben. Die Kraft zur Auslenkung des Kolbens wirkt gegen die
Rückstellungskraft des Kraftspeichers 818, welcher zwischen Kolben 817 und
Gehäuse beispielsweise vorgespannt eingebaut wirksam ist.
Unter axialer Verlagerung des Kolbens werden durch die Steuerkanten des
Kolbens an seinen Einschnürungen 860, 861 einzelne Kammern miteinander
verbunden. Die Kammer 854, wie Zulaufkammer, wird beispielsweise mit
einer der Kammern 855 oder 853 verbunden, wobei jeweils die andere
Kammer für sich abgeschlossen ist oder mit einem Ablauf zu einem Sumpf
verbunden ist. Dadurch kann die eine Kammer 855 oder 853 durch den
Zulaufdruck in 812 druckbeaufschlagt werden und die andere Kammer 853
oder 855 bezüglich des Drucks entspannt werden. Somit werden die Drücke
der Verbraucher in 805 und 806 gesteuert.
Ist der Vorsteuerdruck ps im Bereich 815 gleich null, liegt der Kolben 817
durch die Kraftbeaufschlagung der Feder 818 ganz links in der Bohrung 851
und die Kammer 853 ist mit dem Sumpf 880 verbunden und druckentlastet
und die Kammer 855 ist mit der Zuleitung 812 druckmittelverbunden. Durch
Erhöhung des Steuerdrucks wird der Kolben nach rechts verlagert und die
Kammer 855 wird mit dem Ablauf 856 verbunden und druckreduziert oder
drucklos geschaltet. Mit der Ablaufkammer 856 und der Kammer 852 ist der
Sumpf 880 verbunden. Bei dieser Verlagerung des Kolbens wird die Kammer
853 mit der Kammer 854 und somit mit 812 verbunden und der Druck im an
806 angeschlossenen Verbraucher steigt an.
Innerhalb des Kolbens 817 ist eine Bohrung 870 ausgebildet, innerhalb deren
sich ein Kolben 871 befindet, der sich am Stopfen 850 axial abstützt. Die
Bohrung 870 ist über die Öffnung mit der Blende 872 mit dem Bereich radial
außerhalb 861 verbunden, so daß innerhalb der Bohrung 870 ein reduzierter
Druck herrscht, im Vergleich zu dem Druck im Bereich von 861. Am axial
einen Ende des Kolbens 817 ist weiterhin ein Ventil 816 angeordnet mit
einem Kolben 875 und einem den Kolben beaufschlagenden Kraftspeicher
876. Der Druckraum 879 vor dem Kolben 875 ist über die Öffnung mit der
Blende 878 mit dem Raum 870 verbunden, so daß im Bereich 879 ein
reduzierter Druck im Vergleich zu dem Druck im Bereich 870 herrscht. Ist der
Druck im Bereich 879 multipliziert mit der wirksamen Kolbenfläche des
Kolbens 875 größer als die Kraftbeaufschlagung des Kraftspeichers, öffnet
das Ventil 816 und der Bereich 879 kann über den Ablauf 877 drucklos
geschaltet werden, wenn der Bereich 877 mit einem Ablauf 852 verbunden
ist.
Ist das Ventil 816 geschlossen wirkt auf den Kolben 817 die
Druckbeaufschlagung des Steuerdrucks im Bereich 815 und die Kraft des
Kraftspeichers 818. Weiterhin wirkt eine Druckkraft auf den Kolben
entsprechend dem Druck im Bereich 870 multipliziert mit der
Querschnittsfläche der Bohrung 870, diese Kraft wirkt parallel zur der Kraft,
so daß ein erhöhter Vorsteuerdruck benötigt wird um das Ventil wie
vorgegeben zu öffnen.
Öffnet das Ventil 816 bei einem vorgegebenen Druck, so reduziert sich die
Kraft auf den Kolben aufgrund der Druckreduzierung im Bereich 870 und die
Rückstellkraft auf den Kolben ist reduziert und die Kennlinie des
ansteuerbaren Druckes als Funktion des Vorsteuerdruckes knickt ab und wird
steiler.
Durch die Blenden 872, 878 und die Kraft des Kraftspeichers 876 wird der
Druckbereich des Abknickens der Kennlinie gesteuert und die Druckverläufe
der Kennlinie vor und nach dem Abknicken.
Die Fig. 10 zeigt eine Kennlinie des Ventiles der Fig. 9, wobei der Druck der
Verbraucher 803, 804 als Funktion des Stromes i des Ventiles 810
aufgetragen ist. Ebenso könnte der Vorsteuerdruck ps statt dem Strom i
aufgetragen sein.
Die Kurve 901 entspricht dem Druck im Verbraucher 803 und die Kurve 902
entspricht dem Druck des Verbrauchers 804. Zu Beginn der Steuerung des
Stromes i ist der Druck p₁ des Verbrauchers 803 p1max maximal und nimmt
linear als Funktion von i ab, wobei bei i₁ der Druck des Verbrauchers 803 auf
im wesentlichen null abgesunken ist. Ab dem Stromwert i₁ nimmt der Druck
p₂ von im wesentlichen null zu und erreicht bei dem Stromwert i₂ den Wert
p2K, bei welchem das Ventil 816 öffnet. Ab diesem Stromwert i₂ steigt die
Druckkennlinie des Druckes p₂ steiler an als vor dem Wert i₂, wobei bei dem
Stromwert i₃ der maximale Wert des Verbraucherdruckes p2max erreicht ist.
Durch die Zweistufigkeit der Kennlinie 902 des Ventiles kann in dem einen
Betriebsbereich der Druck des Verbrauchers als Funktion des Steuerdrucks
sehr fein gesteuert werden und in dem anderen Betriebsbereich kann der
erforderliche Druck relativ schnell erhöht werden und die geringeren Drücke in
dem ersten Betriebsbereich sind nicht durch die Höhe der Drücke im zweiten
Betriebsbereich beeinflußt.
Die mit der Anmeldung eingereichten Patentansprüche sind Formulierungsvor
schläge ohne Präjudiz für die Erzielung weitergehenden Patentschutzes. Die
Anmelderin behält sich vor, noch weitere, bisher nur in der Beschreibung
und/oder Zeichnungen offenbarte Merkmale zu beanspruchen.
In Unteransprüchen verwendete Rückbeziehungen weisen auf die weitere
Ausbildung des Gegenstandes des Hauptanspruches durch die Merkmale des
jeweiligen Unteranspruches hin; sie sind nicht als ein Verzicht auf die Erzie
lung eines selbständigen, gegenständlichen Schutzes für die Merkmale der
rückbezogenen Unteransprüche zu verstehen.
Die Gegenstände dieser Unteransprüche bilden jedoch auch selbständige
Erfindungen, die eine von den Gegenständen der vorhergehenden
Unteransprüche unabhängige Gestaltung aufweisen.
Die Erfindung ist auch nicht auf das (die) Ausführungsbeispiel (e) der Be
schreibung beschränkt. Vielmehr sind im Rahmen der Erfindung zahlreiche
Abänderungen und Modifikationen möglich, insbesondere solche Varianten,
Elemente und Kombinationen und/oder Materialien, die zum Beispiel durch
Kombination oder Abwandlung von einzelnen in Verbindung mit den in der
allgemeinen Beschreibung und Ausführungsformen sowie den Ansprüchen
beschriebenen und in den Zeichnungen enthaltenen Merkmalen bzw.
Elementen oder Verfahrensschritten erfinderisch sind und durch kombinier
bare Merkmale zu einem neuen Gegenstand oder zu neuen Verfahrensschrit
ten bzw. Verfahrensschrittfolgen führen, auch soweit sie Herstell-, Prüf- und
Arbeitsverfahren betreffen.