WO2011095321A1 - Füllungssteuerungsvorrichtung für eine hydrodynamische maschine - Google Patents

Füllungssteuerungsvorrichtung für eine hydrodynamische maschine Download PDF

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    • Y10T137/7837—Direct response valves [i.e., check valve type]
    • Y10T137/7904—Reciprocating valves

Definitions

  • the invention relates to the field of hydrodynamic machines, and more particularly to a filling control device of a hydrodynamic type
  • Hydrodynamic machines have a working space, which with a
  • Working medium can be filled to drive power or torque from the primary wheel of the hydrodynamic machine, also called impeller, to the secondary wheel of the hydrodynamic machine, also called turbine wheel to transfer.
  • the turbine wheel In a hydrodynamic retarder, the turbine wheel is stationary and is therefore also called a stator.
  • Paddle wheels, impeller and turbine wheel is formed.
  • the transmitted power or the transmitted torque increases up to a fully filled state.
  • a retarder which is embodied for example as a water retarder, how it relates to the present invention according to an embodiment, that is, the working medium water, for example from the cooling water circuit of a motor vehicle, via two separately controlled valves.
  • the first valve is a switching valve, for example, a 3 / 2-2 way valve, which has only the states on and off.
  • the working medium flow is by means of this switching valve either completely to the retarder or past this, that is, passed through a bypass to the retarder.
  • the second valve is a control valve, which is provided in the flow direction of the working medium behind the Hämediumauslass of the retarder and the
  • Hydrodynamic machine in particular a retarder, with two inlets and two outlets for supplying working medium into and out of
  • valve body and a force and / or displacement sensor are provided, which are united together with the inlets and outlets in a common control valve and the
  • Weggebers is determined, controlled or regulated. The features of this
  • Filling control device are in the preamble of claim 1
  • the invention is based on the object described
  • Filling control device of a hydrodynamic machine in particular a retarder to improve such that the undesired deviation of the transmitted torque, in particular the braking torque of a retarder, no longer or no longer occurs in the known extent.
  • the filling control device of a hydrodynamic machine, in particular a retarder, has a first inlet for supplying working medium for the hydrodynamic machine in the
  • a second inlet for supplying working fluid from the hydrodynamic machine in the Filling control device provided.
  • a second outlet for discharging working fluid from the hydrodynamic machine and / or working fluid from a bypass, which bypasses the working fluid to the hydrodynamic machine is provided.
  • Filling control device is introduced, either passed over the first outlet in the hydrodynamic engine and passes from the hydrodynamic machine via the second inlet back into the filling control device, from which it is then discharged via the second outlet again, or via the first inlet in the Filling control device infused
  • working medium can be bypassed by a bypass on the hydrodynamic machine and, after it has passed through the bypass, enters or exits the bypass
  • Filling control device may be guided through the second outlet again from the filling control device.
  • an external working medium circuit in particular a cooling circuit of a motor vehicle, is connected to the first inlet and to the second outlet, so that the working medium (cooling medium), which is introduced via the first inlet into the filling control device, returns to the external circuit via the second outlet is fed.
  • the filling control device has a force and / or displacement sensor or a connection for such to prevent the
  • Working medium flow in the inlets and outlets and / or between them with at least two valve bodies, as will be described below, depending on the control force or the control path to control or regulate.
  • a control pressure port may be provided for delivery a control pressure with which the opening state of the control valve formed by the filling control device is determined.
  • this control pressure port is the only control pressure port, so that any open state (or closed state) of the
  • Filling control device is controlled or controlled by a single control pressure.
  • control pressure can act, for example, on a valve piston which displaces the first valve body and the second valve body via a piston rod.
  • piston rod is to be interpreted such that it covers any mechanical element, the displacement of the first valve body and the second
  • the piston rod can be designed as an elongate rod, in particular made of solid material, or, deviating from this, in the form of a hollow body. Also, the design of the piston rod in the form of one or more spacers or even differently designed possible.
  • valve body or the piston rod can also be moved via a pull and / or push rod on which an actuator or the like engages.
  • a pull and / or push rod can also be designed by the piston rod itself.
  • a magnetic force or displacement sensor within the control valve or connected thereto could be provided.
  • Other force and / or displacement sensors are possible.
  • said inlets and outlets are provided together with the force and / or displacement sensor or the connection for such in a common control valve, which has the first and the second valve body, by the force and / or displacement sensor to their common
  • Displacement are applied so that they the working medium flow in the inlets and outlets and / or between these in dependence of the
  • Actuation by the force and / or displacement sensor due to their displacement at least indirectly control or regulate, wherein the displacement is effected by means of said piston rod.
  • the first valve body is in the direction of displacement by the first valve body
  • Working medium pressure in the first inlet or a dependent pressure applied may be proportional to the working fluid pressure in the first inlet.
  • the second valve body changes by its displacement the pressure of the working medium and / or the free flow cross section for working fluid in the second inlet.
  • the embodiment of the invention largely corresponds to that described in DE 10 2006 008 110 described above.
  • the invention is based on the finding that the dependence of the set torque in the hydrodynamic machine, in particular the braking torque of a retarder, described above on the engine speed of the internal combustion engine is based on a change in the working medium pressure present in the first inlet.
  • this pressure varies namely when integrating the retarder in an external Schwarzmannh Vietnameselauf with the speed of a provided in this cycle feed pump, which is driven by the internal combustion engine.
  • this leads to the fact that over the first valve body, which is rigidly connected to the piston rod, with increasing working medium pressure in the first inlet an increasing Actuating force on the piston rod and thus the ' second valve body, which regulates the transmitted torque in the hydrodynamic machine is exercised.
  • the second valve body closes with increasing
  • the first valve body and the second valve body not only via the piston rod - or, as shown, another non-rod-shaped element - and / or connected via an elastic member, but the first valve body is also elastically on the piston rod (or other rod element) connected. Furthermore, a stationary stop for the first valve body, in particular in the valve housing, is provided, against which the first valve body abuts when the second valve body is moved further by means of the piston rod. The striking of the first valve body to the stop, in particular on the
  • the first valve body is supported on the piston rod via a first spring, in particular a compression spring, for example a helical compression spring.
  • a first spring in particular a compression spring, for example a helical compression spring.
  • the second valve body can be supported on the piston rod and / or on the first valve body via a second spring, which is advantageously designed as a compression spring, for example a spiral compression spring.
  • Piston rod is supported, and the first valve body by means of the first spring to a second, the first side opposite side of the projection
  • the second valve body may be supported by the second spring on a first axial side of the first valve body, and the first valve body with a second axial side positioned opposite to the first axial side may be supported on the piston rod via the first spring.
  • the first valve body slides advantageously on or in the piston rod, without striking a mechanical stop of the piston rod.
  • the control valve may have a third spring, advantageously in the form of a compression spring, for example a spiral compression spring, by means of which the first valve body, in particular against the force of the first spring, is supported on the valve housing.
  • a third spring advantageously in the form of a compression spring, for example a spiral compression spring
  • a third inlet for supplying working fluid from the bypass into the filling control device and a third outlet for discharging working fluid into the bypass may be provided, and the first valve body may then vary by its displacement by more or less strong closing of the third inlet and / or the third outlet, the working fluid flow through the bypass and thereby set targeted.
  • the first valve body by its displacement by more or less strong closure of the first outlet and the
  • Aeration control device flows partially into the hydrodynamic engine via the first outlet and then back into the flow control device via the second inlet and partially into the bypass via the third outlet and back into the third inlet via the third inlet
  • Working medium is fed together via the second outlet back into the external working medium circuit.
  • the bypass can by a on the
  • Control valve connected pipe, a hose or another separate line may be formed.
  • the bypass is formed by the Fueiiungs tenuungsvortechnisch or the control valve itself by a corresponding channel is provided in this, for example in the valve housing.
  • the control valve which in particular alone forms the Fueiiungs tenuungsvoriques, may comprise a single valve housing, which, however, may be composed of several components. According to an advantageous
  • valve housing is in an axial direction
  • an end face can be formed directly by the working medium outlet of the hydrodynamic machine, in particular by a retarder outlet, so that the working medium flows axially into said hollow body.
  • the first valve body may be arranged to be axially displaceable, such that it sealingly engages with one or more control edges on the hollow body, so as to determine the flow of working fluid through the control valve by its axial position.
  • the second spring with which the second valve body
  • Projection such as said disc, supported, a smaller spring force than the first spring and / or third spring.
  • a hydrodynamic machine which is designed, for example, as a retarder, in particular as a water retarder, can manage for filling control with a single filling control device, if the
  • Figure 1 shows a first preferred embodiment of the invention
  • FIG. 3 shows a second embodiment of the invention
  • a filling control device comprising a single control valve in a first position in which no working fluid is directed to the hydrodynamic machine.
  • Filling control device in the form of a control valve with a single valve housing 9, which comprises a in the axial direction of the control valve extending hollow body 9.1, which may for example have a circular, rectangular or square cross-section, wherein the hollow body 9.1 at its two axial ends in each case by a connected cover element is closed, and in the embodiment shown each cover element has a flow-conducting passage.
  • the first cover element (on the right in FIG. 1), which in the present case is placed on the hollow body 9.1 in the form of a hood 9.2, has a control pressure connection 15 for the control valve, this control pressure connection 15 being the only one
  • Control pressure connection is.
  • the latter can for example be connected to a control air system, so that the position of the valve piston 5, which slides in the axial direction 9.1 within the hollow body, depending on the control pressure in the control pressure port 15 and in a control pressure chamber 16, in which the control pressure port 15 opens and the valve piston through the 5 is limited.
  • the valve piston 5 is supported by a piston rod 10 and can be made in one piece with this.
  • the valve piston 5 and the piston rod 10 is an elastic.
  • the first spring 7 is supported on the piston rod 10, for example, as shown in Figures 1 and 2, via a first disc 11, which in turn is supported on the piston rod 10.
  • the other end of the first spring 7 is supported on an end face of the first valve body 6.
  • the first spring 7 is arranged via the piston rod 10 between the valve piston 5 and the first valve body 6 and biases the valve piston 5 and the first valve body 6 against each other.
  • the piston rod 10 extends in the longitudinal direction of
  • Filling control device substantially through the entire control valve. It is, for example, passed through the limitation of the control pressure chamber 16.
  • the first valve body 6 On the piston rod 10 while the first valve body 6 is slidably mounted such that it can move in the axial direction of the piston rod 10 relatively along this.
  • the first valve body 6 surrounds the piston rod 10 in the circumferential direction and is arranged coaxially or in alignment therewith.
  • a second valve body 8 is provided, which on the
  • Valve piston 5 facing away from the end face of the first valve body 6 in the region of the valve piston 5 applied end of the piston rod 10 is arranged (left side in Figure 1).
  • the second valve body 8 is designed such that it is capable of slidably receiving the piston rod 10 in its interior.
  • the second valve body 8 is sleeve-shaped at its end facing the piston rod 10.
  • the second axial end of the control valve (left in Figure 1) is closed by an insert 9.3, which in turn carries a flow-conducting opening. This flow-conducting opening is the second inlet 2, which with
  • the insert 9.3 may for example be part of the housing of the hydrodynamic machine, in particular of the retarder housing, which forms the Hämediumauslass the hydrodynamic machine. In this case, therefore, the filling control device
  • the second valve body 8 is biased by a second spring 12 against the piston rod 10 and thus against the valve piston 5, in the same direction as the first valve body 6.
  • the second spring 12 is supported on the one hand on a shoulder of the second valve body 8 and on the other hand via a second disc 14 which is secured against slipping on the piston rod 10 or integral therewith, from.
  • the second spring 12 thus determines the force with which the valve piston 5 via the piston rod 10 on the second valve body 8 against the pressure of the working fluid in the second inlet 2 on the side of the second valve body 8, which faces the second inlet 2 presses.
  • the second spring 12 is supported by the pressure of the working medium on the second inlet 2
  • Piston plate which can close the second inlet 2).
  • a third spring 13 is provided, which is supported on the one hand on the insert 9.3 and thus on the valve housing 9 and on the other hand on the piston rod 10, in this case again via the second disc 14.
  • the third spring 13 counteracts the pressure force of the control pressure in the control pressure port 15
  • the third spring 13 thus serves to generate a restoring force to the piston rod 10 and in this case the valve piston 5 against the
  • the second spring 12 is enclosed by the third spring 13 in the circumferential direction. Furthermore, the second spring 12 will generally have a significantly lower spring force than the third spring 13.
  • FIG. 1 also shows the first inlet 1, above which
  • Working fluid from the external working medium circuit (not shown) flows into the control valve, and from there to a third outlet 17 in a bypass 18, which bypasses the hydrodynamic machine (not shown). From the bypass 18, the working fluid flows back into the control valve, via a third inlet 19. All working fluid, which has flowed into the control valve via the first inlet 1, thus flows in the position of the valve piston 5 shown in FIG. which is located in its rear end position, also via the third inlet 19 in the control valve, because also the first valve body 6 is pressed by the third spring 13 in its rear end position of a stop in the valve housing 9 and thus the first outlet 3, the is connected to the working medium inlet of the hydrodynamic machine completely closes.
  • Closing of the second inlet 2 can even be a negative pressure in the
  • the working medium can circulate in the external working medium circuit without flowing through the hydrodynamic machine.
  • the control position of the control valve shown is therefore also referred to as idle position.
  • Control pressure port 15 or in the control pressure chamber 16 is low or unpressurized and thus outweighs the force of the third spring 13.
  • the force of the first spring 7 has no further influence, since the third spring 13 presses the second disc 14 to a provided on the piston rod 10 stop, thus the spring force of the third spring 13 directly, that is without further interposition of a spring in the piston rod 10 is initiated and the first spring 7 only ensures that the first valve body 6 does not lift off from the second disc 14, but also by the intended stop in the
  • FIG. 2 shows a second axial end position of the valve piston 5, which is opposite to the first axial end position shown in FIG. To bring the control piston 5 in this second axial end position, was the
  • Control pressure chamber 16 relative to the state shown in Figure 1 so far increased that the piston rod 10 was moved together with the valve body 5 and the second disc 14 against the force of the third spring 13 in the direction of the second inlet 2 in the second axial end position.
  • first of all the first valve body 6 has moved synchronously with the piston rod 10 on the basis of the pressure force transmitted to it by the piston rod 10 via the first spring 7.
  • this synchronous movement could not take place over the entire path that the piston rod 10 has traveled, since previously the first valve body 6 is abutted against a stop 20 in the valve housing 9, in the present case formed by the insert 9.3, and against further displacement in the direction of the second inlet 2 has been blocked.
  • This blockage causes the force which up to before the striking of the first valve body 6 on
  • Valve housing 9 was transferred to the first valve body 6 and by the system of the first valve body 6 on the second disc 14 and the second spring 12 to the second valve body 8, now after striking no longer can act on the second valve body 8, as the second disc 14 lifts off from the first valve body 6 due to the further displacement of the piston rod 10 and rests only on the projection of the piston rod 10.
  • the force after lifting the second disc 14 from the first valve body 6, which is transmitted via the second disc 14 and the second spring 12 to the second valve body 8, only from the applied to the piston rod 10 in the direction of the second inlet 2 Strength determined. This is significant because, in contrast to the force acting on the first valve body 6 in the direction of the second inlet 2, this force is largely or completely independent of a working medium pressure increase at the first inlet 1.
  • Such a working medium pressure increase at the first inlet 1 occurs, for example on when a pump provided in the external working medium circuit rotates at a comparatively higher speed, for example because it is driven by the internal combustion engine of a motor vehicle as a function of the engine speed.
  • the increased working medium pressure at the first inlet 1 occurs, for example on when a pump provided in the external working medium circuit rotates at a comparatively higher speed, for example because it is driven by the internal combustion engine of a motor vehicle as a function of the engine speed.
  • Valve housing 9 and the insert 9.3 is applied, the first outlet 3 completely free and closes for the third inlet 19 and thus the bypass 18.
  • the second valve body 8 Due to the increased pressure in the second inlet 2 compared to the switching position shown in FIG. 1, the second valve body 8, against the force of the second spring 12, exits its valve seat, which is present is formed by the use 9.3, lifted so that the working fluid from the hydrodynamic machine on the second valve body 8 over and through the second outlet 4 can flow back into the external working medium circuit.
  • the second valve body 6 can partially release the first outlet 3, via which working medium can flow in the direction of the hydrodynamic machine and at the same time partially close the third inlet 19, so that in particular the flow pressure in the bypass 18 is increased.
  • a portion of the working medium, which flows into the control valve via the first inlet 1, thus flows into the hydrodynamic machine via the first outlet 3, and the remainder of this working medium flows via the bypass 18 into the third inlet 19 and from there to the second outlet 4 back to the external
  • the division of the working medium flow from the first inlet 1 to the bypass 18 and the hydrodynamic machine is determined by the size of the control pressure and the spring force of the third spring 13, wherein at the same time the first spring 7 ensures that the first valve body 6 still at the second Disc 14 rests, as long as he is not struck on said stop 20 in the valve housing 9. This means that the first spring 7 remains in its prestressed state without being compressed and thus also does not apply any additional force against the movement of the valve piston 5 in the direction of the second inlet 2. Also in the axial intermediate position, not shown, the second
  • Valve body 8 against the force of the second spring 12 lifted from its valve seat and the insert 9.3 and releases the second inlet 2, so that the working fluid from the hydrodynamic machine at a low pressure in the working space of the hydrodynamic engine via the second inlet 2 and the second Outlet 4 can flow into the external working medium circuit.
  • a hydrodynamic retarder can thus be particularly small
  • the second valve body 6 has two control edges 6.1 and 6.2, which each with which the inner surface of the
  • FIG. 3 shows a further embodiment of the invention
  • a filling control device having substantially the same elements as shown in the preceding figures. The latter are the same Provided with reference numerals.
  • the second spring 12 and the third spring 13 are based directly on the first valve body 6, whereby the force which is exerted on the piston rod 10 via the valve piston 5 is always transmitted via the first spring 7 to the first valve body 6, as no power transmission from the third spring 13 via a mechanical stop 20 on the piston rod 10 takes place more parallel to this force curve.
  • the force which exerts the third spring 13 as a counter force on the valve piston 5 and the piston rod 10 always transmitted via the first spring 7.
  • Valve body or valve piston which are biased by compression springs done. If the bypass 18 is completely formed by the control valve, in particular runs within the valve housing 9, the

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Füllungssteuerungsvorrichtung einer hydrodynamischen Maschine mit zwei Einlassen und zwei Auslässen sowie zwei Ventilkörpern. Die zwei Ventilkörper sind mittels einer Kolbenstange verschiebbar, um die Arbeitsmediumströmung in den Ein- und Auslässen zu steuern oder zu regeln. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der erste Ventilkörper elastisch an der Kolbenstange angeschlossen ist und ein stationärer Anschlag für den ersten Ventilkörper vorgesehen ist, an welchem er bei einer weitergeführten Verschiebung des zweiten Ventilkörpers mittels der Kolbenstange anschlägt.

Description

Füllungssteuerungsvorrichtung für eine hydrodynamische Maschine
Die Erfindung betrifft das Gebiet der hydrodynamischen Maschinen, und insbesondere eine Füllungssteuerungsvorrichtung einer hydrodynamischen
Maschine, beziehungsweise eine hydrodynamische Maschine - beispielsweise einen Retarder - mit einer solchen Füllungssteuerungsvorrichtung.
Hydrodynamische Maschinen weisen einen Arbeitsraum auf, der mit einem
Arbeitsmedium befüllbar ist, um Antriebsleistung beziehungsweise Drehmoment vom Primärrad der hydrodynamischen Maschine, auch Pumpenrad genannt, auf das Sekundärrad der hydrodynamischen Maschine, auch Turbinenrad genannt, zu übertragen. Bei einem hydrodynamischen Retarder ist das Turbinenrad stationär und wird daher auch Stator genannt.
Die vom Pumpenrad auf das Turbinenrad übertragene Antriebsleistung
beziehungsweise das übertragene Moment ist abhängig vom Füllungsgrad des Arbeitsraums der hydrodynamischen Maschine, welcher durch die beiden
Schaufelräder, Pumpenrad und Turbinenrad, ausgebildet wird. Insbesondere nimmt mit zunehmendem Füllungsgrad, beginnend in einem vollständig oder weitgehend entleerten Zustand (Leerlauf) bis zu einem vollgefüllten Zustand die übertragene Leistung beziehungsweise das übertragene Drehmoment zu. Über die Einstellung eines bestimmten Füllungsgrads des Arbeitsraums mit Arbeitsmedium kann somit die Leistungsübertragung der hydrodynamischen Maschine gesteuert werden.
Herkömmlich erfolgt die Steuerung der hydrodynamischen Maschine,
beispielsweise eines Retarders, der beispielsweise als Wasserretarder ausgeführt ist, wie ihn die vorliegende Erfindung gemäß einer Ausführungsform betrifft, das heißt dessen Arbeitsmedium Wasser, beispielsweise aus dem Kühlwasserkreislauf eines Kraftfahrzeugs ist, über zwei getrennt voneinander angesteuerte Ventile. Das erste Ventil ist ein Schaltventil, beispielsweise ein 3/2-2 Wegeventil, welches nur die Zustände Ein und Aus aufweist. Der Arbeitsmediumstrom wird mittels dieses Schaltventils entweder vollständig zum Retarder oder an diesem vorbei, das heißt durch einen Bypass zu dem Retarder, geleitet. Das zweite Ventil ist ein Regelventil, welches in Strömungsrichtung des Arbeitsmediums gesehen hinter dem Arbeitsmediumauslass des Retarders vorgesehen ist und den
Arbeitsmediumdruck im Arbeitsraum des Retarders und damit die übertragene Leistung und das übertragene Bremsmoment regelt.
Die bekannten Ausführungen erfordern somit zwei nebeneinander vorgesehene Ventile, welche jeweils mit einem Steuerdruck angesteuert werden müssen.
Eine bekannte Weiterentwicklung sieht vor, die Funktion der beiden getrennten Ventile in einem sogenannten Kombiventil zu vereinen. So beschreibt die
DE 10 2006 008 110 eine Füllungssteuerungsvorrichtung für eine
hydrodynamische Maschine, insbesondere einen Retarder, mit zwei Einlassen und zwei Auslässen zum Zuführen von Arbeitsmedium in die und Abführen von
Arbeitsmedium aus der hydrodynamischen Maschine. Ferner sind zwei Ventilkörper sowie ein Kraft- und/oder Weggeber vorgesehen, welche zusammen mit den Ein- und Auslässen in einem gemeinsamen Steuerventil vereint sind und die
Arbeitsmediumströmung in den Ein- und Auslässen in Abhängigkeit der Position der Ventilkörper, die durch die Beaufschlagung mittels des Kraft- und/oder
Weggebers bestimmt wird, steuern oder regeln. Die Merkmale dieser
Füllungssteuerungsvorrichtung sind im Oberbegriff des Anspruchs 1
zusammengefasst.
Untersuchungen an einem hydrodynamischen Wasserretarder, welcher mit obiger Füllungssteuerungsvorrichtung ausgestattet war, haben nun ergeben, dass das tatsächliche Bremsmoment, welches mit dem Retarder erzielt wird, in
Abhängigkeit der Motordrehzahl einer Verbrennungskraftmaschine, in deren Antriebsstrang der Retarder angeordnet ist, variiert. Dabei wurde festgestellt, dass bei steigender Motordrehzahl das Retarderbremsmoment zunimmt.
Zum weiteren druckschriftlichen Stand der Technik wird auf die folgenden
Dokumente verwiesen:
DE 198 33 891 AI
DE 29 23 406 C3
DE 26 35 154 AI
DE 12 85 902 A
DE 74 29 240 U
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die beschriebene
Füllungssteuerungsvorrichtung einer hydrodynamischen Maschine,, insbesondere eines Retarders, derart zu verbessern, dass die unerwünschte Abweichung des übertragenen Drehmomentes, insbesondere des Bremsmomentes eines Retarders, nicht mehr beziehungsweise nicht mehr in dem bekannten Ausmaß auftritt.
Insbesondere soll der Aufbau der erfindungsgemäßen
Füllungssteuerungsvorrichtung dabei einfach und kostengünstig herstellbar sowie wartungswarm realisiert werden.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird durch eine Füllungssteuerungsvorrichtung mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Die abhängigen Ansprüche beschreiben vorteilhafte und besonders zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung.
Die erfindungsgemäße Füllungssteuerungsvorrichtung einer hydrodynamischen Maschine, insbesondere eines Retarders, weist einen ersten Einlass zum Zuführen von Arbeitsmedium für die hydrodynamische Maschine in die
Füllungssteuerungsvorrichtung auf. Ferner ist ein zweiter Einlass zum Zuführen von Arbeitsmedium aus der hydrodynamischen Maschine in die Füllungssteuerungsvorrichtung vorgesehen. Neben einem ersten Auslass zum Abführen von Arbeitsmedium in die hydrodynamische Maschine ist ein zweiter Auslass zum Abführen von Arbeitsmedium aus der hydrodynamischen Maschine und/oder von Arbeitsmedium aus einem Bypass, der das Arbeitsmedium an der hydrodynamischen Maschine vorbeileitet, vorgesehen.
Demnach wird das Arbeitsmedium, das über den ersten Einlass in die
Füllungssteuerungsvorrichtung eingeführt wird, entweder über den ersten Auslass in die hydrodynamische Maschine geleitet und gelangt von der hydrodynamischen- Maschine über den zweiten Einlass wieder in die Füllungssteuerungsvorrichtung, aus welcher es dann über den zweiten Auslass wieder abgeführt wird, oder das über den ersten Einlass in die Füllungssteuerungsvorrichtung eingeströmte
Arbeitsmedium kann gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform durch einen Bypass an der hydrodynamischen Maschine vorbeigeleitet werden und tritt, nachdem es den Bypass durchströmt hat, der in oder außerhalb der
Füllungssteuerungsvorrichtung geführt sein kann, durch den zweiten Auslass wieder aus der Füllungssteuerungsvorrichtung aus.
Besonders vorteilhaft ist an dem ersten Einlass und an dem zweiten Auslass ein externer Arbeitsmediumkreislauf, insbesondere Kühlkreislauf eines Kraftfahrzeugs, angeschlossen, sodass das Arbeitsmedium (Kühlmedium), welches über den ersten Einlass in die Füllungssteuerungsvorrichtung eingeleitet wird, über den zweiten Auslass wieder in den externen Kreislauf eingespeist wird.
Erfindungsgemäß weist die Füllungssteuerungsvorrichtung einen Kraft- und/oder Weggeber oder einen Anschluss für einen solchen auf, um die
Arbeitsmediumströmung in den Ein- und Auslässen und/oder zwischen diesen mit wenigstens zwei Ventilkörpern, wie sie nachfolgend noch beschrieben werden, in Abhängigkeit der Steuerkraft oder des Steuerweges zu steuern oder zu regeln. Beispielsweise kann ein Steuerdruckanschluss vorgesehen sein zum Zuführen eines Steuerdruckes, mit welchem der Öffnungszustand des Steuerventils, das durch die Füllungssteuerungsvorrichtung ausgebildet wird, bestimmt wird.
Insbesondere ist dieser Steuerdruckanschluss der einzige Steuerdruckanschluss, sodass jeglicher Öffnungszustand (oder Schließzustand) der
Füllungssteuerungsvorrichtung über einen einzigen Steuerdruck geregelt beziehungsweise gesteuert wird.
Am Steuerdruckanschluss kann beispielsweise Druckluft aus einem
Steuerluftsystem anliegen.
Wenn ein solcher Steuerdruckanschluss vorgesehen ist, kann mit dem Steuerdruck beispielsweise ein Ventilkolben beaufschlagt werden, der über eine Kolbenstange den ersten Ventilkörper und den zweiten Ventilkörper verschiebt. Der Begriff Kolbenstange ist dabei derart auszulegen, dass er jegliches mechanisches Element abdeckt, das eine Verschiebung des ersten Ventilkörpers und des zweiten
Ventilkörpers in Abhängigkeit der Betätigung durch den Kraft- und/oder Weggeber verschieben kann. So kann die Kolbenstange beispielsweise als länglicher Stab, insbesondere aus Vollmaterial, ausgeführt sein oder abweichend hiervon in Form eines Hohlkörpers. Auch ist die Ausführung der Kolbenstange in Form von einem oder mehreren Abstandselementen oder noch abweichend gestaltet möglich.
Alternativ oder zusätzlich zum Vorsehen eines Steuerdruckanschlusses können die Ventilkörper beziehungsweise die Kolbenstange auch über eine Zug- und/oder Druckstange, an der ein Stellantrieb oder dergleichen angreift, bewegt werden. Eine solche Zug- und/oder Druckstange kann auch durch die Kolbenstange selbst ausgeführt sein. Auch ein magnetischer Kraft- oder Weggeber innerhalb des Steuerventils oder angeschlossen hieran könnte vorgesehen sein. Andere Kraft- und/oder Weggeber sind möglich. Erfindungsgemäß sind die genannten Ein- und Auslässe zusammen mit dem Kraft- und/oder Weggeber oder dem Anschluss für einen solchen in einem gemeinsamen Steuerventil vorgesehen, welches den ersten und den zweiten Ventilkörper aufweist, die durch den Kraft- und/oder Weggeber zu ihrer gemeinsamen
Verschiebung derart beaufschlagt werden, dass sie die Arbeitsmediumströmung in den Ein- und Auslässen und/oder zwischen diesen in Abhängigkeit der
Beaufschlagung durch den Kraft- und/oder Weggeber aufgrund ihrer Verschiebung wenigstens mittelbar steuern oder regeln, wobei die Verschiebung mittels der genannten Kolbenstange bewirkt wird.
Der erste Ventilkörper ist in Richtung der Verschiebung durch den
Arbeitsmediumdruck in dem ersten Einlass oder einem hiervon abhängigen Druck beaufschlagt. Dieser abhängige Druck kann beispielsweise proportional zu dem Arbeitsmediumdruck im ersten Einlass sein.
Der zweite Ventilkörper verändert durch seine Verschiebung den Druck des Arbeitsmediums und/oder den freien Strömungsquerschnitt für Arbeitsmedium in dem zweiten Einlass. Insoweit entspricht die erfindungsgemäße Ausführungsform weitgehend jener der in der eingangs beschriebenen DE 10 2006 008 110.
Der Erfindung liegt nun die Erkenntnis zugrunde, dass die eingangs beschriebene Abhängigkeit des eingestellten Momentes in der hydrodynamischen Maschine, insbesondere des Bremsmomentes eines Retarders, von der Motordrehzahl der Verbrennungskraftmaschine auf einer Veränderung des im ersten Einlass anliegenden Arbeitsmediumdruckes beruht. So variiert dieser Druck nämlich beim Einbinden des Retarders in einen externen Arbeitsmediurhkreislauf mit der Drehzahl einer in diesem Kreislauf vorgesehenen Förderpumpe, die von der Verbrennungskraftmaschine angetrieben wird. Herkömmlich führt dies dazu, dass über den ersten Ventilkörper, der starr mit der Kolbenstange verbunden ist, mit zunehmendem Arbeitsmediumdruck im ersten Einlass eine zunehmende Betätigungskraft auf die Kolbenstange und damit den' zweiten Ventilkörper, welcher das übertragene Moment in der hydrodynamischen Maschine regelt, ausgeübt wird. Der zweite Ventilkörper verschließt mit zunehmender
Betätigungskraft zunehmend den zweiten Einlass und somit den freien
Strömungsquerschnitt für das Arbeitsmedium, das aus der hydrodynamischen Maschinen in die Füllungssteuerungsvornchtung einströmt, was eine Erhöhung des in der hydrodynamischen Maschine übertragenen Momentes, insbesondere des Bremsmomentes, mit sich bringt. Dieser Effekt ist besonders stark, wenn der erste Ventilkörper einen vorgesehenen Bypass verschlossen hat und somit kein
Druckausgleich zwischen den beiden axialen Seiten des ersten Ventilkörpers mehr stattfindet.
Erfindungsgemäß sind daher der erste Ventilkörper und der zweite Ventilkörper nicht nur über die Kolbenstange - oder, wie dargestellt, ein anderes nicht stangenförmiges Element - und/oder über ein elastisches Element miteinander verbunden, sondern der erste Ventilkörper ist auch elastisch an der Kolbenstange (oder dem anderen Stangenelement) angeschlossen. Ferner ist ein stationärer Anschlag für den ersten Ventilkörper, insbesondere im Ventilgehäuse, vorgesehen, an welchem der erste Ventilkörper bei einer weitergeführten Verschiebung des zweiten Ventilkörpers mittels der Kolbenstange anschlägt. Das Anschlagen des ersten Ventilkörpers an dem Anschlag, der insbesondere auf der
entgegengesetzten Seite der Druckbeaufschlagung durch den Arbeitsmediumdruck im ersten Einlass angeordnet ist, bewirkt, dass bei einer Druckerhöhung des Arbeitsmediumdruckes im ersten Einlass keine Überlagerungskraft über den ersten Ventijkörper auf die Kolbenstange ausgeübt wird. Somit kann die beschriebene, unerwünschte Erhöhung des in der hydrodynamischen Maschine übertragenen Momentes vermieden werden.
Vorteilhaft ist der erste Ventilkörper über eine erste Feder, insbesondere eine Druckfeder, beispielsweise Spiraldruckfeder, an der Kolbenstange abgestützt. Zusätzlich oder alternativ kann der zweite Ventilkörper über eine zweite Feder, die vorteilhaft als Druckfeder, beispielsweise Spiraldruckfeder, ausgeführt ist, an der Kolbenstange und/oder am ersten Ventilkörper abgestützt sein.
Günstig ist es, wenn der zweite Ventilkörper über die zweite Feder an einer ersten Seite eines Vorsprungs, der insbesondere in Form einer durch die Kolbenstange getragenen oder durch diese ausgebildete Scheibe ausgeführt ist, der
Kolbenstange abgestützt ist, und der erste Ventilkörper mittels der ersten Feder an eine zweite, der ersten Seite entgegengesetzte Seite des Vorsprungs
geschoben wird, solange, bis der erste Ventilkörper an dem stationären Anschlag anschlägt, wobei er sich dann bei fortgesetzter Verschiebung des zweiten
Ventilkörpers mittels der Kolbenstange von dem Vorsprung, insbesondere der Scheibe, hier zweite Scheibe genannt, abhebt.
Alternativ kann der zweite Ventilkörper mittels der zweiten Feder an einer ersten axialen Seite des ersten Ventilkörpers abgestützt sein, und der erste Ventilkörper mit einer zweiten axialen Seite, die entgegengesetzt zu der ersten axialen Seite positioniert ist, über die erste Feder an der Kolbenstange abgestützt sein. Bei dieser Ausführungsform gleitet der erste Ventilkörper vorteilhaft auf der oder in der Kolbenstange, ohne an einem mechanischen Anschlag der Kolbenstange anzuschlagen.
Das Steuerventil kann eine dritte Feder aufweisen, vorteilhaft in Form einer Druckfeder, beispielsweise Spiraldruckfeder, mittels welcher der erste Ventilkörper, insbesondere entgegen der Kraft der ersten Feder, an dem Ventilgehäuse abgestützt ist.
Ferner kann ein dritter Einlass zum Zuführen von Arbeitsmedium aus dem Bypass in die Füllungssteuerungsvorrichtung und ein dritter Ausiass zum Abführen von Arbeitsmedium in den Bypass vorgesehen sein, und der erste Ventilkörper kann dann durch seine Verschiebung durch mehr oder minder starkes Verschließen des dritten Einlasses und/oder des dritten Auslasses die Arbeitsmediumströmung durch den Bypass variieren und dadurch gezielt einstellen.
In der Regel wird der erste Ventilkörper durch seine Verschiebung durch mehr oder minder starkes Verschließen des ersten Auslasses auch die
Arbeitsmediumströmung durch den ersten Auslass variieren und damit gezielt einstellen. In Zwischenstellungen des ersten Ventilkörpers wird somit
Arbeitsmedium, welches über den ersten Einlass in die
Füiiungssteuerungsvorrichtung einströmt, teilweise über den ersten Auslass in die hydrodynamische Maschine und anschließend über den zweiten Einlass zurück in die Füiiungssteuerungsvorrichtung geleitet und teilweise über den dritten Auslass in den Bypass und weiter über den dritten Einlass wieder in die
Füiiungssteuerungsvorrichtung, wobei anschließend das über den dritten Einlass und den zweiten Einlass in die Füiiungssteuerungsvorrichtung eingeleitete
Arbeitsmedium zusammen über den zweiten Auslass wieder in den externen Arbeitsmediumkreislauf gespeist wird.
Gemäß einer ersten Ausführungsform kann der Bypass durch eine an dem
Steuerventil angeschlossene Rohrleitung, einen Schlauch oder eine andere separate Leitung ausgebildet sein. Gemäß einer zweiten Ausführungsform wird der Bypass durch die Füiiungssteuerungsvorrichtung beziehungsweise das Steuerventil selbst gebildet, indem ein entsprechender Kanal in diesem vorgesehen ist, beispielsweise in dem Ventilgehäuse.
Das Steuerventil, welches insbesondere alleine die Füiiungssteuerungsvorrichtung bildet, kann ein einziges Ventilgehäuse aufweisen, das jedoch aus mehreren Bauteilen zusammengesetzt sein kann. Gemäß einer vorteilhaften
Ausführungsform weist das Ventilgehäuse einen sich in Axialrichtung
erstreckenden Hohlkörper auf, der an seinen beiden Stirnseiten jeweils durch einen Deckel, einen Einsatz oder dergleichen verschlossen wird. Bei einer axialen Anordnung kann eine Stirnseite unmittelbar durch den Arbeitsmediumauslass der hydrodynamischen Maschine, insbesondere durch einen Retarderauslass, gebildet werden, sodass das Arbeitsmedium axial in den genannten Hohlkörper einströmt.
Innerhalb des Hohlkörpers kann der erste Ventilkörper axial verschiebbar angeordnet sein, derart, dass er mit einer oder mehreren Steuerkanten abdichtend am Hohlkörper angreift, um so durch seine axiale Stellung die Strömung von Arbeitsmedium durch das Steuerventil zu bestimmen.
Vorteilhaft weist die zweite Feder, mit welcher der zweite Ventilkörper
beaufschlagt ist, und die beispielsweise entgegen dem Druck des Arbeitsmediums im zweiten Einlass wirkt, und die sich zugleich am ersten Ventilkörper
beziehungsweise an der Kolbenstange, letzteres insbesondere über einen
Vorsprung, wie beispielsweise die genannte Scheibe, abstützt, eine kleinere Federkraft als die erste Feder und/oder dritte Feder auf.
Eine hydrodynamische Maschine, welche beispielsweise als Retarder, insbesondere als Wasserretarder, ausgebildet ist, kann zur Füllungssteuerung mit einer einzigen Füllungssteuerungsvorrichtung auskommen, wenn die
Füllungssteuerungsvorrichtung gemäß der Erfindung ausgebildet und
insbesondere unmittelbar an der hydrodynamischen Maschine angeschlossen ist.
Die Erfindung soll nun nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und den Figuren exemplarisch erläutert werden.
Es zeigen:
Figur 1 eine erste bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Füllungssteuerungsvorrichtung in einem Querschnitt durch die Längsachse und einer ersten Stellung des zweiten Ventilkolbens, in welcher kein Arbeitsmedium zu der hydrodynamischen Maschine geleitet wird;
Figur 2 die Füllungssteuerungsvorrichtung aus der Figur 1 in einer zweiten
Stellung, in welcher das gesamte der Füllungssteuerungsvorrichtung zugeleitete Arbeitsmedium der hydrodynamischen Maschine zugeführt wird;
Figur 3 eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Füllungssteuerungsvorrichtung, umfassend ein einziges Steuerventil, in einer ersten Stellung, in welcher kein Arbeitsmedium zu der hydrodynamischen Maschine geleitet wird.
In der Figur 1 erkennt man eine erfindungsgemäß ausgeführte
Füllungssteuerungsvorrichtung in Form eines Steuerventils mit einem einzigen Ventilgehäuse 9, das einen sich in Axialrichtung des Steuerventils erstreckenden Hohlkörper 9.1, der beispielsweise einen kreisrunden, rechteckigen oder quadratischen Querschnitt aufweisen kann, umfasst, wobei der Hohlkörper 9.1 an seinen beiden axialen Enden jeweils durch ein angeschlossenes Deckelement verschlossen ist, und in der gezeigten Ausführungsform jedes Deckelement einen strömungsleitenden Durchlass aufweist. Das erste Deckelement (rechts in der Figur 1), welches vorliegend in der Form einer Haube 9.2 von außen auf den Hohlkörper 9.1 aufgesetzt ist, weist einen Steuerdruckanschluss 15 für das Steuerventil auf, wobei dieser Steuerdruckanschluss 15 der einzige
Steuerdruckanschluss ist. Letzterer kann beispielsweise an ein Steuerluftsystem angeschlossen sein, sodass die Stellung des Ventilkolbens 5, der innerhalb des Hohlkörpers 9.1 in Axialrichtung gleitet, sich in Abhängigkeit des Steuerdruckes im Steuerdruckanschluss 15 beziehungsweise in einem Steuerdruckraum 16, in welchem der Steuerdruckanschluss 15 mündet und der durch den Ventilkolben 5 begrenzt wird, einstellt. Vorliegend wird der Ventilkolben 5 von einer Kolbenstange 10 getragen und kann einteilig mit dieser ausgeführt sein.
Der Ventilkolben 5 beziehungsweise die Kolbenstange 10 ist über ein elastisches . Element, hier eine erste Feder 7, wie zum Beispiel eine Spiraldruckfeder, gegen einen ersten Ventilkörper 6 vorgespannt. Gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel stützt sich die erste Feder 7 an der Kolbenstange 10 ab, beispielsweise, wie in den Figuren 1 und 2 dargestellt ist, über eine erste Scheibe 11, welche sich wiederum an der Kolbenstange 10 abstützt. Das andere Ende der ersten Feder 7 ist an einer Stirnseite des ersten Ventilkörpers 6 abgestützt. Somit ist die erste Feder 7 über die Kolbenstange 10 zwischen dem Ventilkolben 5 und dem ersten Ventilkörper 6 angeordnet und spannt den Ventilkolben 5 und den ersten Ventilkörper 6 gegeneinander vor.
Die Kolbenstange 10 erstreckt sich in Längsrichtung der
Füllungssteuerungsvorrichtung im Wesentlichen durch das ganze Steuerventil. Sie ist zum Beispiel durch die Begrenzung des Steuerdruckraumes 16 hindurchgeführt. Auf der Kolbenstange 10 ist dabei der erste Ventilkörper 6 derart gleitend befestigt, dass er sich in Axialrichtung der Kolbenstange 10 relativ entlang dieser bewegen kann. Vorliegend umschließt der erste Ventilkörper 6 die Kolbenstange 10 in Umfangsrichtung und ist koaxial beziehungsweise fluchtend zu dieser angeordnet.
Weiterhin ist ein zweiter Ventilkörper 8 vorgesehen, welcher auf der dem
Ventilkolben 5 abgewandten Stirnseite des ersten Ventilkörpers 6 im Bereich des dem Ventilkolben 5 angewandten Endes der Kolbenstange 10 angeordnet ist (linke Seite in Figur 1). Vorliegend ist der zweite Ventilkörper 8 derart ausgeführt, dass er in seinem Inneren die Kolbenstange 10 gleitend aufzunehmen vermag. Zum Beispiel ist der zweite Ventilkörper 8 an seinem der Kolbenstange 10 zugewandten Ende hülsenförmig ausgeführt. Das zweite axiale Ende des Steuerventils (links in der Figur 1) ist durch einen Einsatz 9.3 verschlossen, welcher wiederum eine strömungsleitende Öffnung trägt. Diese strömungsleitende Öffnung ist der zweite Einlass 2, welcher mit
Arbeitsmedium aus dem Arbeitsmediumauslass der hydrodynamischen Maschine (nicht dargestellt) beaufschlagt wird. Der Einsatz 9.3 kann beispielsweise Teil des Gehäuses der hydrodynamischen Maschine, insbesondere des Retardergehäuses sein, welches den Arbeitsmediumauslass der hydrodynamischen Maschine ausbildet. In diesem Fall ist demnach die Füllungssteuerungsvorrichtung
beziehungsweise das gezeigte Steuerventil axial am Arbeitsmediumauslass der hydrodynamischen Maschine angeschlossen. Wenn kein strömungsleitendes Element zwischengeschaltet ist, ist der zweite Einlass 2 zugleich der
Arbeitsmediumauslass der hydrodynamischen Maschine, insbesondere des
Retarders.
Der zweite Ventilkörper 8 ist über eine zweite Feder 12 gegen die Kolbenstange 10 und damit gegen den Ventilkolben 5 vorgespannt, und zwar in dieselbe Richtung , wie der erste Ventilkörper 6. Im vorliegenden Fall stützt sich die zweite Feder 12 einerseits an einem Absatz des zweiten Ventilkörpers 8 und andererseits über eine zweite Scheibe 14, welche gegen Verrutschen an der Kolbenstange 10 befestigt oder einteilig mit dieser ausgeführt ist, ab.
Die zweite Feder 12 bestimmt somit die Kraft, mit welcher der Ventilkolben 5 über die Kolbenstange 10 auf den zweiten Ventilkörper 8 entgegen dem Druck des Arbeitsmediums im zweiten Einlass 2 auf der Seite des zweiten Ventilkörpers 8, die dem zweiten Einlass 2 zugewandt ist, drückt. Unterstützt wird die zweite Feder 12 dabei von dem Druck des Arbeitsmediums auf der dem zweiten Einlass 2
abgewandten Seite des zweiten Ventilkörpers 8 (auf der Rückseite des.
Kolbentellers, der den zweiten Einlass 2 verschließen kann). Ferner ist eine dritte Feder 13 vorgesehen, die einerseits am Einsatz 9.3 und somit am Ventilgehäuse 9 und andererseits an der Kolbenstange 10, vorliegend wiederum über die zweite Scheibe 14 abgestützt ist. Die dritte Feder 13 wirkt entgegen der Druckkraft des Steuerdruckes im Steuerdruckanschluss 15
beziehungsweise im Steuerdruckraum 16, oder ganz allgemein entgegen der Steuerkraft, mit welcher die Kolbenstange 10 in Richtung des zweiten Einlasses 2 gedrückt wird. Die dritte Feder 13 dient somit zum Erzeugen einer Rückstellkraft, um die Kolbenstange 10 und vorliegend den Ventilkolben 5 entgegen dem
Steuerdruck rückzustellen.
Bei der gezeigten Ausführungsform wird die zweite Feder 12 von der dritten Feder 13 in Umfangsrichtung umschlossen. Ferner wird die zweite Feder 12 in der Regel eine deutlich geringere Federkraft als die dritte Feder 13 aufweisen.
In der Figur 1 erkennt man ferner den ersten Einlass 1, über welchen
Arbeitsmedium aus dem externen Arbeitsmediumkreislauf (nicht gezeigt) in das Steuerventil einströmt, und von dort weiter zu einem dritten Auslass 17 in einen Bypass 18, der die hydrodynamische Maschine (nicht gezeigt) umgeht. Aus dem Bypass 18 strömt das Arbeitsmedium wieder zurück in das Steuerventil, und zwar über einen dritten Einlass 19. Sämtliches Arbeitsmedium, welches über den ersten Einlass 1 in das Steuerventil eingeströmt ist, strömt somit bei der in der Figur 1 gezeigten Stellung des Ventilkolbens 5, der sich in seiner hinteren Endlage befindet, auch über den dritten Einlass 19 in das Steuerventil, weil sich auch der erste Ventilkörper 6 gedrückt durch die dritte Feder 13 in seiner hinteren Endlage an einem Anschlag im Ventilgehäuse 9 befindet und somit den ersten Auslass 3, der mit dem Arbeitsmediumeinlass der hydrodynamischen Maschine verbunden ist, vollständig verschließt. Aufgrund dessen, dass somit auch kein Arbeitsmedium aus der hydrodynamischen Maschine zu dem zweiten Einlass 2 ausströmt, ist der Druck auf der dem zweiten Einlass 2 zugewandten Seite des zweiten Ventilkörpers 8 gering und die Druckkraft der zweiten Feder 12 überwiegt, sodass der zweite Ventilkörper 8 den zweiten Einiass 2 vollständig verschließend am Gehäuse 9 beziehungsweise am Einsatz 9.3 anliegt. Aufgrund dieses vollständigen
Verschließens des zweiten Einlasses 2 kann sogar ein Unterdruck in der
hydrodynamischen Maschine beziehungsweise deren Arbeitsraum erzeugt werden.
Vom dritten Einiass 19 strömt das über den Bypass 18 geleitete Arbeitsmedium zu dem zweiten Auslass 4 und über diesen zurück in den externen
Arbeitsmediumkreislauf. Der Druck des Arbeitsmediums im beziehungsweise vor dem zweiten Auslass 4 wirkt demnach in dieselbe Richtung auf den zweiten Ventilkörper 8, wie die zweite Feder 12.
Das Arbeitsmedium kann demnach in der in der Figur 1 gezeigten Stellung (erste axiale Endstellung des ersten Ventilkörpers 6) im externen Arbeitsmediumkreislauf zirkulieren, ohne dass es durch die hydrodynamische Maschine strömt. Die gezeigte Steuerstellung des Steuerventils wird daher auch als Leerlaufstellung bezeichnet.
Wie man aus der Figur 1 leicht erkennen kann, wird sich die gezeigte
Leerlaufstellung immer dann einstellen, wenn der Steuerdruck im
Steuerdruckanschluss 15 beziehungsweise im Steuerdruckraum 16 gering oder drucklos ist und somit die Kraft der dritten Feder 13 überwiegt. Die Kraft der ersten Feder 7 hat dabei keinen weiteren Einfluss, da die dritte Feder 13 die zweite Scheibe 14 an einen an der Kolbenstange 10 vorgesehenen Anschlag drückt, somit die Federkraft der dritten Feder 13 direkt, das heißt ohne weitere Zwischenschaltung einer Feder in die Kolbenstange 10 eingeleitet wird und die erste Feder 7 nur dafür sorgt, dass der erste Ventilkörper 6 nicht von der zweiten Scheibe 14 abhebt, was jedoch auch durch den vorgesehenen Anschlag im
Ventilgehäuse 9 erreicht wird. Die Figur 2 zeigt eine zweite axiale Endstellung des Ventilkolbens 5, welche der ersten in der Figur 1 gezeigten axialen Endstellung entgegengesetzt ist. Um den Steuerkolben 5 in diese zweite axiale Endstellung zu bringen, wurde der
Steuerdruck im Steuerdruckanschluss 15 beziehungsweise in dem
Steuerdruckraum 16 gegenüber dem in der Figur 1 gezeigten Zustand so weit erhöht, dass die Kolbenstange 10 zusammen mit dem Ventilkörper 5 und der zweiten Scheibe 14 entgegen der Kraft der dritten Feder 13 in Richtung des zweiten Einlasses 2 in die zweite axiale Endstellung bewegt wurde. Hierbei hat sich zunächst der erste Ventilkörper 6 aufgrund der über die erste Feder 7 von der Kolbenstange 10 auf ihn übertragenen Druckkraft synchron mit der Kolbenstange 10 bewegt. Diese synchrone Bewegung konnte jedoch nicht über den gesamten Weg, den die Kolbenstange 10 zurückgelegt hat, erfolgen, da zuvor der erste Ventilkörper 6 an einem Anschlag 20 im Ventilgehäuse 9, vorliegend gebildet durch den Einsatz 9.3, angestoßen ist und gegen eine weitere Verschiebung in Richtung des zweiten Einlasses 2 blockiert wurde. Diese Blockade bewirkt, dass die Kraft, welche bis vor dem Anschlagen des ersten Ventilkörpers 6 am
Ventilgehäuse 9 auf den ersten Ventilkörper 6 und durch die Anlage des ersten Ventilkörpers 6 an der zweiten Scheibe 14 auch über die zweite Feder 12 auf den zweiten Ventilkörper 8 übertragen wurde, nun nach dem Anschlagen nicht mehr auf den zweiten Ventilkörper 8 wirken kann, da sich die zweite Scheibe 14 aufgrund der weitergehenden Verschiebung der Kolbenstange 10 vom ersten Ventilkörper 6 abhebt und nur noch am Vorsprung der Kolbenstange 10 anliegt. Somit wird die Kraft nach dem Abheben der zweiten Scheibe 14 vom ersten Ventilkörper 6, die über die zweite Scheibe 14 und die zweite Feder 12 auf den zweiten Ventilkörper 8 übertragen wird, nur noch von der auf die Kolbenstange 10 in Richtung des zweiten Einlasses 2 aufgebrachten Kraft bestimmt. Dies ist bedeutend, da diese Kraft im Gegensatz zu der in Richtung des zweiten Einlasses 2 auf den ersten Ventilkörper 6 wirkenden Kraft weitgehend oder vollständig unabhängig von einer Arbeitsmediumdruckerhöhung am ersten Einlass 1 ist. Eine solche Arbeitsmediumdruckerhöhung am ersten Einlass 1 tritt beispielsweise dann auf, wenn eine im externen Arbeitsmediumkreislauf vorgesehene Pumpe mit einer vergleichsweise höheren Drehzahl umläuft, beispielsweise weil sie durch den Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeugs in Abhängigkeit der Motordrehzahl angetrieben wird. Der erhöhte Arbeitsmediumdruck am ersten Einlass 1
beaufschlagt eine axiale Seite des ersten Ventilkörpers 6 und drückt diesen verstärkt in Richtung des zweiten Auslasses 2. Dies gilt insbesondere dann, wenn der Bypass 18, wie in der Figur 2 gezeigt ist, durch den ersten Ventilkörper 6 verschlossen ist, sodass kein Druckausgleich zwischen den beiden axialen Seiten des ersten Ventilkörpers 6 mehr stattfindet.
Wie man sieht, gibt der erste Ventilkörper 6 in seiner zweiten axialen Endstellung, die in der Figur 2 gezeigt ist, und in welcher er an dem Anschlag 20 im
Ventilgehäuse 9 beziehungsweise dem Einsatz 9.3 anliegt, den ersten Auslass 3 vollständig frei und verschließt dafür den dritten Einlass 19 und damit den Bypass 18. Somit strömt das durch den ersten Einlass 1 einströmende Arbeitsmedium vollständig durch den ersten Auslass 3 und weiter in die hydrodynamische
Maschine und von dort in den zweiten Einlass 2. Aufgrund des im zweiten Einlass 2 im Vergleich zu der Schaltstellung, die in der Figur 1 gezeigt ist, erhöhten Druckes wird der zweite Ventilkörper 8 entgegen der Kraft der zweiten Feder 12 von seinem Ventilsitz, der vorliegend durch den Einsatz 9.3 ausgebildet wird, abgehoben, sodass das Arbeitsmedium aus der hydrodynamischen Maschine am zweiten Ventilkörper 8 vorbei und durch den zweiten Auslass 4 zurück in den externen Arbeitsmediumkreislauf strömen kann.
Da in der gezeigten zweiten axialen Endstellung des Ventilkolbens 5 der zweite Ventilkörper 8 bündig an der Kolbenstange 10 beziehungsweise vorliegend an der zweiten Scheibe 14, die wiederum an der Kolbenstange 10 anliegt, anstößt, spielt die verhältnismäßig„weiche" zweite Feder 12 keine Rolle mehr. Hierdurch lassen sich auch besonders hohe Drücke im Arbeitsraum der hydrodynamischen Maschine durch Variieren des Steuerdruckes und damit der axialen Position der Kolbenstange 10 und des an dieser anliegenden zweiten Ventilkörpers 8 steuern oder regeln und somit bei einem Retarder deutlich größere Bremsmomente gezielt erzeugen.
Insbesondere ist es die einzige Aufgabe der zweiten Feder 12, dafür zu sorgen, dass im ausgeschalteten Zustand der hydrodynamischen Maschine deren
Arbeitsmediumauslass beziehungsweise der zweite Einlass 2 vollständig
verschlossen ist, wohingegen ihre Federkraft überwunden wird, sobald eine nennenswerte Arbeitsmediumströmung am zweiten Einlass 2 anliegt.
Natürlich sind auch axiale Zwischenstellungen zwischen den beiden in den Figuren 1 und 2 gezeigten axialen Endstellungen möglich. So kann der zweite Ventilkörper 6 in einer nicht gezeigten Zwischenstellung den ersten Auslass 3, über welchen Arbeitsmedium in Richtung der hydrodynamischen Maschine strömen kann, teilweise freigeben und zugleich den dritten Einlass 19 teilweise verschließen, sodass insbesondere der Strömungsdruck im Bypass 18 erhöht wird. Ein Teil des Arbeitsmediums, welches über den ersten Einlass 1 in das Steuerventil strömt, strömt somit über den ersten Auslass 3 in die hydrodynamische Maschine, und der Rest dieses Arbeitsmediums strömt über den Bypass 18 in den dritten Einlass 19 und von dort zu dem zweiten Auslass 4 zurück in den externen
Arbeitsmediumkreislauf. Die Aufteilung des Arbeitsmediumstromes aus dem ersten Einlass 1 auf den Bypass 18 und die hydrodynamische Maschine wird durch die Größe des Steuerdruckes und die Federkraft der dritten Feder 13 bestimmt, wobei zugleich die erste Feder 7 dafür sorgt, dass der erste Ventilkörper 6 noch an der zweiten Scheibe 14 anliegt, solange er nicht an dem genannten Anschlag 20 im Ventilgehäuse 9 angeschlagen ist. Das bedeutet, dass die erste Feder 7 in ihrem vorgespannten Zustand verbleibt, ohne zusammengedrückt zu werden und somit auch keine zusätzliche Kraft entgegen der Bewegung des Ventilkolbens 5 in Richtung zum zweiten Einlass 2 aufbringt. Auch in der nicht dargestellten axialen Zwischenstellung wird der zweite
Ventilkörper 8 entgegen der Kraft der zweiten Feder 12 von seinem Ventilsitz und dem Einsatz 9.3 abgehoben und gibt den zweiten Einlass 2 frei, sodass das Arbeitsmedium aus der hydrodynamischen Maschine bei einem nur geringen Druck im Arbeitsraum der hydrodynamischen Maschine über den zweiten Einlass 2 und den zweiten Auslass 4 in den externen Arbeitsmediumkreislauf strömen kann. Bei einem hydrodynamischen Retarder lassen sich somit besonders kleine
Bremsmomente einstellen, die unterhalb jener Bremsmomente liegen, die bei Retardern mit einem Schaltventil am Einlass, welches nur eine Auf- und eine Zustellung kennt, kombiniert mit einem Regelventil am Auslass, erreicht werden.
Wenn dann der Steuerdruck weiter erhöht wird, stellt sich die in der Figur 2 gezeigte zweite axiale Endstellung des Ventilkolbens 5 und damit des ersten Ventilkörpers 6 ein.
In der gezeigten Ausführung weist der zweite Ventilkörper 6 zwei Steuerkanten 6.1 und 6.2 auf, welche jeweils welche jeweils mit der Innenfläche des
Hohlkörpers 9.1 zusammenwirken. Mit der ersten Steuerkante 6.1 wird der
Strömungsquerschnitt im ersten Auslass 3 gesteuert, und mit der zweiten
Steuerkante 6.2 wird der Strömungsquerschnitt im dritten Einlass 19 in
Abhängigkeit der Stellung des zweiten Ventilkörpers 6 in Bezug auf den
Hohlkörper 9.1 gesteuert.
Auch ist es denkbar, den Bypass 18 vollständig im Steuerventil zu bilden, sodass dieser insbesondere innerhalb des Ventilgehäuses 9 verläuft. Hierdurch kann man sich wiederum zwei Anschlüsse sparen.
In der Figur 3 ist eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Füllungssteuerungsvorrichtung mit im Wesentlichen denselben Elementen wie in den vorausgegangen Figuren gezeigt. Letztere sind dabei mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Auch hier ist eine erste Feder 7, welche den Ventilkolben 5 gegen den ersten Ventilkörper 6 verspannt, gezeigt. Lediglich wurde in diesem Ausführungsbeispiel auf die zweite Scheibe 14 verzichtet. Nun stützen sich die zweite Feder 12 sowie die dritte Feder 13 direkt am ersten Ventilkörper 6 ab, wodurch die Kraft, welche über den Ventilkolben 5 auf die Kolbenstange 10 ausgeübt wird, stets über die erste Feder 7 auf den ersten Ventilkörper 6 übertragen wird, da parallel zu diesem Kraftverlauf keine Kraftübertragung von der dritten Feder 13 über einen mechanischen Anschlag 20 auf die Kolbenstange 10 mehr stattfindet. Umgekehrt wird also auch die Kraft, welche die dritte Feder 13 als Gegenkraft auf den Ventilkolben 5 und die Kolbenstange 10 ausübt, stets über die erste Feder 7 übertragen. Solange der erste Ventilkörper 6 nicht so weit in Richtung des zweiten Einlasses axial verschoben wurde, dass er an dem
Anschlag 20 im Ventilgehäuse 9 beziehungsweise im Einsatz 9.3 anschlägt, bilden die dritte Feder 13 und die erste Feder 7 demnach eine Kraftwaage.
Im Übrigen entspricht die Funktionsweise der in der Figur 3 gezeigten
Ausführungsform jedoch jener der in den Figuren 1 und 2 gezeigten
Ausführungsform.
Die Füllungssteuerung einer hydrodynamischen Maschine, insbesondere eines hydrodynamischen Retarders, kann gemäß der in den Figuren gezeigten
Ausführungsformen einer erfindungsgemäßen Füllungssteuerungsvorrichtung alleine durch ein Steuerventil mit einem einzigen Ventilgehäuse 9, umfassend sieben Anschlüsse und drei in dem Ventilgehäuse 9 axial verschiebbare
Ventilkörper beziehungsweise Ventilkolben, die durch Druckfedern vorgespannt sind, erfolgen. Wenn der Bypass 18 vollständig durch das Steuerventil gebildet wird, insbesondere innerhalb des Ventilgehäuses 9 verläuft, kann das
Ventilgehäuse 9 sogar mit nur fünf Anschlüssen auskommen. Bezugszeichenliste erster Einlass
zweiter Einlass
erster Auslass
zweiter Auslass
Ventilkolben
erster Ventilkörper
Steuerkante
Steuerkante
erste Feder
zweiter Ventilkörper
Ventilgehäuse
Hohlkörper
Haube
Einsatz
Kolbenstange
erste Scheibe
zweite Feder
dritte Feder
zweite Scheibe
Steuerdruckanschluss
Steuerdruckraum
dritter Auslass
Bypass
dritter Einlass
Anschlag

Claims

Patentansprüche
1. Füllungssteuerungsvorrichtung einer hydrodynamischen Maschine,
insbesondere für einen Retarder,
1.1 mit einem ersten Einlass (1) zum Zuführen von Arbeitsmedium für die
hydrodynamische Maschine in die Füllungssteuerungsvorrichtung;
1.2 mit einem zweiten Einlass (2) zum Zuführen von Arbeitsmedium aus der hydrodynamischen Maschine in die Füllungssteuerungsvorrichtung;
1.3 mit einem ersten Auslass (3) zum Abführen von Arbeitsmedium in die
hydrodynamische Maschine;
1.4 mit einem zweiten Auslass (4) zum Abführen von Arbeitsmedium aus der hydrodynamischen Maschine und/oder von Arbeitsmedium aus einem Bypass (10), der Arbeitsmedium an der hydrodynamischen Maschine^ vorbei leitet;
.5 mit einem Kraft- und/oder Weggeber oder einem Anschluss für einen
solchen; wobei
.6 alle genannten Ein- und Auslässe (1, 2, 3, 4) zusammen mit dem Kraft- und/oder Weggeber oder dem Anschluss für einen solchen in einem gemeinsamen Steuerventil vorgesehen sind, welches einen ersten und einen zweiten Ventilkörper (6, 8) aufweist, die durch den Kraft- und/oder Weggeber zu deren gemeinsamen Verschiebung derart beaufschlagt werden, dass sie die Arbeitsmediumströmung in den Ein- und Auslässen (1, 2, 3, 4) und/oder zwischen diesen in Abhängigkeit der Beaufschlagung durch den Kraft- und/oder Weggeber aufgrund ihrer Verschiebung wenigstens mittelbar steuern oder regeln; und
.7 der erste Ventilkörper (6) und der zweite Ventilkörper (8) mittels einer
durch den Kraft- und/oder Weggeber verschiebbaren Kolbenstange (10) verschoben werden;
1.8 der erste Ventilkörper (6) in einer Richtung der Verschiebung durch den Arbeitsmediumdruck in dem ersten Einlass (1) oder einen hiervon
abhängigen Druck beaufschlagt ist, und
1.9 der zweite Ventilkörper (8) durch seine Verschiebung den Druck des
Arbeitsmediums und/oder den freien Strömungsquerschnitt für
Arbeitsmedium in dem zweiten Einlass (2) verändert; und
1.10 der erste Ventilkörper (6) und der zweite Ventilkörper (8) über die
Kolbenstange (10) oder ein anderes starres Element und/oder ein
elastisches Element miteinander verbunden sind;
dadurch gekennzeichnet, dass
1.11 der erste Ventilkörper (6) elastisch an der Kolbenstange (10) angeschlossen ist, und
1.12 ein stationärer Anschlag (20) für den ersten. Ventilkörper (6) vorgesehen ist, an welchem der erste Ventilkörper (6) bei einer weitergeführten
Verschiebung des zweiten Ventilkörpers (8) mittels der Kolbenstange (10) anschlägt.
2. Füllungssteuerungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, dass der erste Ventilkörper (6) über eine erste Feder (7),. insbesondere Druckfeder oder Spiraldruckfeder, an der Kolbenstange (10) abgestützt ist.
3. Füllungssteuerungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Ventilkörper (8) über eine zweite Feder (12), insbesondere Druckfeder oder Spiraldruckfeder, an der
Kolbenstange (10) und/oder am ersten Ventilkörper (6) abgestützt ist.
4. Füllungssteuerungsvorrichtung gemäß der Ansprüche 2 und 3, dadurch
gekennzeichnet, dass der zweite Ventilkörper (8) über die zweite Feder (12) an einer ersten Seite eines Vorsprungs, insbesondere in Form einer durch die Kolbenstange (10) getragenen oder durch diese ausgebildete Scheibe (14), der Kolbenstange (10) abgestützt ist, und der erste Ventilkörper (6) mittels der ersten Feder (7) an eine zweite, der ersten Seite (14), der Kolbenstange (10) abgestützt ist, und der erste Ventilkörper (6) mittels der ersten Feder (7) an eine zweite, der ersten Seite entgegengesetzte Seite des Vorsprungs geschoben wird, bis der erste Ventilkörper (6) an dem stationären Anschlag (20) anschlägt.
5. Füllungssteuerungsvorrichtung gemäß der Ansprüche 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Ventilkörper (8) mittels der zweiten Feder (12) an einer ersten axialen Seite des ersten Ventilkörpers (6) abgestützt ist, und der erste Ventilkörper (6) mit einer zweiten axialen Seite, die entgegengesetzt zu der ersten axialen Seite positioniert ist, über die erste Feder (7) an der Kolbenstange (10) abgestützt ist.
6. Füllungssteuerungsvorrichtung gemäß Anspruch 5, dadurch
gekennzeichnet, dass der erste Ventilkörper (6) in der oder auf der
Kolbenstange (10) frei von einem mechanischen Anschlag an dieser gleiten kann.
7. Füllungssteuerungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, dass eine dritte Feder (13), insbesondere in Form einer Druckfeder oder Spiraldruckfeder, vorgesehen ist, mittels welcher der erste Ventilkörper (6), insbesondere entgegen der Kraft der ersten Feder (7) an einem Ventilgehäuse (9) des Steuerventils abgestützt ist.
8. Füllungssteuerungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, dass ein dritter Einlass (19) zum Zuführen von Arbeitsmedium aus dem Bypass (18) in die Füllungssteuerungsvorrichtung und ein dritter Auslass (17) zum Abführen von Arbeitsmedium in den Bypass (18) vorgesehen sind, und der erste Ventilkörper (6) durch seine Verschiebung durch mehr oder minder starkes Verschließen des dritten Einlasses (19) und/oder des dritten Auslasses (17) die
Arbeitsmediumströmung durch den Bypass (18) variiert.
9. Füllungssteuerungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Ventilkörper (6) durch seine Verschiebung durch mehr oder minder starkes Verschließen des ersten Auslasses (3) die Arbeitsmediumströmung durch den ersten Auslass (3) variiert.
10. Hydrodynamische Maschine, insbesondere Retarder, mit einem
Arbeitsmediumeinlass und einem Arbeitsmediumauslass, dadurch gekennzeichnet, dass die hydrodynamische Maschine mit einer
Füllungssteuerungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 versehen ist, und der Arbeitsmediumeinlass arbeitsmediumleitend mit dem ersten Auslass (3) verbunden ist, und der Arbeitsmediumauslass arbeitsmediumleitend mit dem zweiten Einlass (2) verbunden ist.
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