WO2015007565A1 - Ventileinrichtung - Google Patents

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WO2015007565A1
WO2015007565A1 PCT/EP2014/064533 EP2014064533W WO2015007565A1 WO 2015007565 A1 WO2015007565 A1 WO 2015007565A1 EP 2014064533 W EP2014064533 W EP 2014064533W WO 2015007565 A1 WO2015007565 A1 WO 2015007565A1
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WO
WIPO (PCT)
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valve
closing body
pilot
pressure
valve device
Prior art date
Application number
PCT/EP2014/064533
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English (en)
French (fr)
Inventor
Friedrich Howey
Udo Riegler
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch Gmbh filed Critical Robert Bosch Gmbh
Publication of WO2015007565A1 publication Critical patent/WO2015007565A1/de

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K39/00—Devices for relieving the pressure on the sealing faces
    • F16K39/02—Devices for relieving the pressure on the sealing faces for lift valves
    • F16K39/026—Devices for relieving the pressure on the sealing faces for lift valves using an external auxiliary valve
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K31/00—Actuating devices; Operating means; Releasing devices
    • F16K31/12—Actuating devices; Operating means; Releasing devices actuated by fluid
    • F16K31/122—Actuating devices; Operating means; Releasing devices actuated by fluid the fluid acting on a piston
    • F16K31/124—Actuating devices; Operating means; Releasing devices actuated by fluid the fluid acting on a piston servo actuated
    • F16K31/1245—Actuating devices; Operating means; Releasing devices actuated by fluid the fluid acting on a piston servo actuated with more than one valve

Definitions

  • the invention relates to a valve device having a main valve and a pilot valve, which comprises a closing body which can be actuated by a magnet device with an armature in order to connect a first pressure port of the valve device to a second pressure port of the valve device.
  • the valve device is, for example, a main flow valve in a hydraulic hybrid drive train of a motor vehicle.
  • at least one hydraulic machine which is also referred to as hydrostat, is connected to the first pressure port of the valve device.
  • the hydraulic machine can be connected directly or via further hydraulic components not mentioned here, in a special case also via a further comparable valve device, to the first pressure connection of the valve device.
  • a hydraulic pressure accumulator is connected to the second pressure port of the valve device.
  • the hydraulic pressure accumulator can be connected directly or via further hydraulic components not mentioned here to the second pressure port of the valve device.
  • the pressure in the hydraulic pressure accumulator that is to say at the second pressure port, is greater than at an output of the hydraulic machine, that is to say the first pressure port, but the reverse case is likewise possible, in accordance with the selected operating strategy of the hydraulic hybrid driveline.
  • the main valve is opened via the pilot valve, wherein a sealing element is moved from its closed position into an open position. If the magnet device is not energized, then the sealing element, for example, by a closing spring, biased in its closed position. The reverse case is also possible.
  • the object of the invention is to provide a valve device according to the preamble of claim 1, which is simple in construction and inexpensive to produce.
  • a valve device having a main valve and a pilot valve, which comprises a closing body, which can be actuated by a magnet device with an armature to connect a first pressure port of the valve device with a second pressure port of the valve device, achieved in that
  • An anchor comprises an anchor member which is combined with the closing body of the pilot valve, that a two-stage opening of the pilot valve is made possible.
  • the valve device according to the invention is preferably a main flow valve which is used, for example, in a hydraulic hybrid drive train. At the second pressure port normally there is a higher pressure than at the first pressure port.
  • By energizing an electromagnet of the magnetic device of the closing body of the pilot valve can be lifted from a valve seat to release an opening cross-section of the pilot valve.
  • the associated pressure drop in a control space arranged between the second pressure connection and the first pressure connection causes the main valve to open, so that pressurized fluid flows from the second pressure connection to the first pressure connection.
  • Pilot valve provides the advantage that a relatively small and inexpensive solenoid can be used.
  • a closing body can be used with a relatively large valve seat diameter. In a first stage or phase, initially only a relatively small opening cross-section is advantageously released when the pilot valve is opened. About the relatively small
  • Opening cross-section can flow fluid from the control chamber in a low pressure region.
  • a second, significantly larger valve seat diameter is opened to release a larger opening cross-section of the pilot valve. Due to the two-stage course of the volume flow is advantageously a reduction of the time pressure dissipation and thus a reduction of an unreasonable wished switching noise at the same time cost advantage and space advantage allows.
  • a preferred embodiment of the valve device is characterized in that the closing body of the pilot valve is movable relative to a first sealing edge or sealing surface for the representation of a first valve seat, wherein the anchor portion is movable relative to a second sealing edge or sealing surface for the representation of a second valve seat.
  • the sealing edge or sealing surface of the first valve seat is provided, for example, on a valve housing opening which delimits a control chamber of the pilot valve. By opening the first valve seat, the control chamber of the pilot valve is relieved to effect opening of the main valve.
  • the closing body of the pilot valve is designed, for example, as a ball.
  • the sealing edge or sealing surface of the second valve seat is advantageously formed on the closing body.
  • the closing body is advantageously provided with a through hole which allows a pressure relief of the control chamber via a relatively small opening cross-section.
  • a further preferred embodiment of the valve device is characterized in that the closing body of the pilot valve is used to represent the first and the second valve seat. As a result, the production costs for the representation of the two valve seats can be reduced.
  • a further preferred embodiment of the valve device is characterized in that the anchor part has a mechanical entrainment device which extends through the closing body of the pilot valve.
  • the mechanical entrainment device comprises, for example, a driving pin, which extends from the anchor part and extends through a through hole of the closing body.
  • Closing body can be torn after overcoming a Vorhubs from the first valve seat.
  • a further preferred embodiment of the valve device is characterized in that the anchor part has a guide device for the closing body of the pilot valve.
  • the guide device is preferably firmly connected to the anchor part.
  • the closing body of the pilot valve is advantageously guided in the guide device between a closed position and an open position movable back and forth.
  • a further preferred embodiment of the valve device is characterized in that the closing body with a mechanical
  • Carrier device which has a stop for the anchor part.
  • the entrainment device is advantageously firmly connected to the closing body. About the stop the size of a forward stroke of the pilot valve can be adjusted.
  • a further preferred embodiment of the valve device is characterized in that the anchor member is coupled to the closing body of the pilot valve, that the anchor member moves to a forward stroke without the closing body and after the preliminary stroke together with the closing body in the opening direction of the pilot valve.
  • the anchor member moves to a forward stroke without the closing body and after the preliminary stroke together with the closing body in the opening direction of the pilot valve.
  • a relatively small opening cross-section is released to represent the first stage or phase when opening the pilot valve.
  • the closing body of the pilot valve lifts off its valve seat to release a relatively large opening cross-section.
  • a further preferred exemplary embodiment of the valve device is characterized in that the anchor part is biased against a first spring device and / or the closing body of the pilot valve is biased against a second spring device.
  • the biasing forces of the two spring devices are advantageously different sizes. As a result, the switching performance of the valve device, in particular of the pilot valve, can be further improved.
  • a further preferred embodiment of the valve device is characterized in that the valve device is designed as a main flow valve for a hydraulic hybrid drive train.
  • the hydraulic hybrid powertrain includes at least one hydraulic machine, also referred to as hydrostat.
  • the hydraulic hybrid drivetrain comprises two hydraulic machines, which are also referred to as hydrostatic drives.
  • a hydraulic pressure accumulator is connected to an output of the hydraulic machine or the hydraulic machines.
  • the valve device according to the invention is connected to the invention.
  • the invention also relates to a hydraulic hybrid drivetrain with a valve device described above.
  • the invention further relates, if appropriate, also to a method for operating a previously described valve device as a main flow valve in a hydraulic hybrid drive train.
  • the invention further relates to a pilot valve, a closing body, an armature, an anchor part and / or a driving device for a previously described valve device.
  • the parts mentioned are separately tradable.
  • the invention also relates to a method for operating a previously described valve device, in particular as a main flow valve in a hydraulic hybrid drive train of a motor vehicle.
  • the pilot valve according to the invention can be executed with pressure opening or closing with pressure.
  • the closing body of the pilot valve closes in a closed position a valve seat diameter, in which the closing body is acted upon in its closed position with a pressure.
  • a pressure-opening or pressure-closing control valve it is called a pressure-opening or pressure-closing control valve.
  • a Stromprofilverlaufsfor- mung is made possible, so that with knowledge of a pressure difference, which prevails between the second pressure port and the first pressure port, a matched current strength of the attraction current for the armature leads to a lower magnetic force and thus a slower opening process can be initiated.
  • This slower, adapted to the current operating state of the overall system opening operation allows a significant additional reduction of the switching noise. This is done by reducing the high pressure and flow rate, which would result in opening the pilot valve with the maximum available current or magnetic force.
  • the pilot valve is only flowed through the second valve seat, until the hydraulic force falls below the magnetic force due to the pressure difference on both sides of the closing body of the pilot valve.
  • a current profile adapted to the operating state is required.
  • Figure 14 is a hydraulic circuit diagram of a valve device.
  • valve device 1; 21; 101; 151 shown in different views.
  • the valve device 1; 21; 101; 151 comprises a main valve 2, which also functions as a check valve, depending on the design, and a pilot valve 3; 23; 103; 153rd
  • the main valve 2 comprises a sealing element 6 that can be moved back and forth in a housing 4 in the axial direction. al refers to a longitudinal axis 7 of the valve device. 1 Axial means in the direction or parallel to the longitudinal axis 7.
  • the sealing element 6 is biased by a closing spring 8 in its closed position shown in Figure 1. In its closed position, the sealing element 6 interrupts a hydraulic connection between a first pressure port 11 and a second pressure port 12.
  • the first pressure port 11 of the valve device 1 is connected to the pilot valve 3 via a first throttle connection 15.
  • the pilot valve 3 is connected between the first throttle connection 15 and a main control chamber 10 of the valve device 1.
  • the second pressure port 12 of the valve device 1 is connected via a second throttle connection 16 to the main control chamber 10.
  • the valve device 1 with the two ports 1 1 and 12 is designed as a main flow valve in a hydraulic hybrid drive train (not shown).
  • the hydraulic hybrid powertrain includes an internal combustion engine drive and a hydraulic drive.
  • the internal combustion engine drive is designed, for example, as an internal combustion engine and is also referred to as an internal combustion engine.
  • the hydraulic drive comprises, for example, two hydraulic machines, which are also referred to as hydrostats.
  • the two hydrostats or hydraulic machines can advantageously be operated both as a hydraulic pump and as a hydraulic motor.
  • the two hydraulic machines can be designed, for example, as hydraulic axial piston machines.
  • the two hydraulic machines are over one
  • Hydraulic system hydraulically connected or connected.
  • the hydraulic system comprises at least one main flow valve, which through the valve device 1; 21; 101; 151 is shown.
  • the main flow valve 1; 21; 101; 151 is connected in the hydraulic hybrid powertrain between an output of one of the hydraulic machines and a hydraulic pressure accumulator.
  • a main flow valve is connected between the outputs of the hydraulic machines and the hydraulic pressure accumulator.
  • the output of the hydraulic machines or of the hydrostat is connected to the first pressure port 1 1 of the valve device 1; 21; 101; 151 connected.
  • the hydraulic pressure accumulator is connected to the second pressure port 12 of the valve device 1; 21; 101; 151.
  • the pressure prevailing in the hydraulic accumulator is greater than the pressure at the outlet of the hydrostat, which is also referred to as a hydraulic machine.
  • the hydraulic accumulator By opening the valve device 1; 21; 101; 151, the hydraulic accumulator is connected to the input or output of the valve device 1; 21; 101; 151 connected hydraulic machine, and vice versa.
  • the valve device When the valve device is open to the valve device 1; 21; 101; 151 connected hydraulic machine are hydraulically driven from the accumulator.
  • the pressure accumulator with open valve device 1; 21; 101; 151 hydraulically through to the valve device 1; 21; 101; 151 connected hydraulic machine to be charged.
  • the main valve 2 is also called a main flow valve.
  • the pilot valve 3 is also called pilot valve. Due to the advantageous arrangement of the pilot valve 3, large strokes of the sealing element 6 can be realized even with a small pilot valve stroke, which is also referred to as the main piston.
  • the main valve 2 with the main piston or sealing element 6 can switch large volume flows virtually loss-free with a large main valve lift.
  • the pressure at the second pressure port 12 which also prevails in the main control chamber 10 via the second throttle connection 16, is greater than the pressure at the first pressure port 11.
  • the pressure in the main control chamber 10 can be lowered to a pressure level which is between the pressure at the second pressure port 12 and the pressure at the first pressure port 1 1.
  • the balance of forces acting on the sealing element 6 hydraulic forces is designed so that the main valve 2 generates an opening force on the sealing element 6 by lowering the pressure in the main control chamber 10 by the pilot valve 3.
  • the pilot control valve 23 comprises a valve housing 22.
  • An ellipse 24 indicates a pressure B which corresponds to the pressure speaks, which prevails at the first pressure port of the valve device 1 shown in Figure 1.
  • the pressure B acts, as indicated by an arrow 25, in a through-bore of the valve housing 22.
  • the through-bore in the valve housing 22 can be closed by a closing body 28 of the pilot valve 23.
  • a double arrow 29 an associated valve seat diameter is indicated.
  • the closing body 28 has the shape of a ball and cooperates with an armature 30.
  • the armature 30 is, as indicated by an arrow 31, with a
  • Pressure A acts, which also acts on the closing body 28 of the pilot valve 23.
  • the space in which the armature 30 is arranged with the closing body 28 is also referred to as the control chamber of the pilot valve 23. Therefore, the pressure A is also referred to as control room pressure.
  • the control chamber pressure A or 31 can be relieved by opening the closing body 28 by means of the armature 30 in a low-pressure region, as indicated by a double arrow 32.
  • the low-pressure region is indicated by ellipses 33 and 34.
  • the armature 30 of the pilot control valve 23 comprises an armature part 35 and a guide device 36.
  • the guide device 36 is firmly connected to the armature part 35 and serves to guide the closing body 28 of the pilot control valve 23.
  • a driver device 38 is attached to the anchor part 35.
  • the entrainment device 38 comprises a driving pin 40, which starts from the anchor part 35.
  • the driving pin 40 extends through a through hole 39 which is recessed in the closing body 28.
  • a double arrow 41 an outer diameter of the driving pin 40 is indicated.
  • a double arrow 42 an inner diameter of the through hole 39 is indicated. The diameter difference between 42 and 41 describes one
  • Annular space which represents an opening cross section of a first valve stage when opening the pilot valve 23.
  • a driver body 45 is formed, which after a pre-stroke, a second opening stage of the pilot valve 23rd allows.
  • the closing body 28 can be opened in the second valve stage of the pilot valve 23.
  • the valve seat diameter 29 serves to represent a first valve seat 51 of the pilot control valve 23.
  • the first valve seat 51 comprises a valve seat surface against which the closing body 28 of the pilot control valve 23 comes to bear in order to interrupt a hydraulic connection between the control chamber and the low-pressure chamber.
  • a second valve seat 51 is realized by a conical sealing surface on the anchor part 35.
  • both the first valve seat 51 and the second valve seat 52 are closed.
  • the pilot valve 23 comprises a (not shown) magnetic means with which the armature 30 is actuated.
  • the closing body 28 can be biased into its closed position by a spring device (not shown in FIGS. 1 to 4).
  • the armature 30 may be biased to the anchor member 35 also in its closed position.
  • the pilot valve 23 is shown in its closed position.
  • the closing body 28 closes the first valve seat 51.
  • the armature part 35 closes the second valve seat 52.
  • the electromagnet device cooperating with the armature 30 is not energized.
  • the spring prestressing force acting on the closing body 28 is preferably greater than that acting on the anchoring part 35
  • the closing body 28 is torn with the valve seat 52 open from the valve seat 51. Due to the design of the driver body 45 with the flat recesses (46 in Figure 1), the through hole 39 is further flowed through, as indicated by the arrows 47 and 48.
  • valve seat 51 is fully open.
  • valve seat 52 is closed.
  • the closing body 28 is pressed into the upper valve seat 52 when the armature 30 is fully opened by the flow forces, which are indicated by an arrow 59.
  • valve devices 101 and 151 shown in Figs. 5 to 9 and 10 to 13 comprise a valve housing 102 having a pilot valve 103; 153.
  • An ellipse 104 and an arrow 105 indicate that a closing body 108 is acted upon from below by the greater pressure which prevails at the second pressure connection and is also referred to as control chamber pressure.
  • Valve device 101 is thus designed to open with pressure.
  • the valve device 21, which is shown in Figures 1 to 4 executed with pressure closing.
  • a valve seat diameter is designated, which is closed in Figure 5 by the closing body 108.
  • an anchor 1 10 can be raised to the pilot valve 103; 153 in two stages to open.
  • arrows 1 1 1, 1 12 is indicated that the control chamber pressure with open pilot valve 103; 153 is relieved in the low pressure area.
  • an ellipse 1 14 of the control chamber pressure is indicated, which is greater than the low pressure 1 1 1, 1 12.
  • the armature 10 includes an anchor part 15 that is movable relative to the closing body 108.
  • the closing body 108 may be fixedly connected to a driving device 1 18, which comprises a guide body 1 19 for the anchor part 15 1.
  • the entrainment device 118 further comprises a stop 120 for the anchor part 1 15.
  • a first spring device 120 is clamped between the stop 120 and the anchor part 15 in the valve device 101 shown in FIGS.
  • An associated spring biasing force is indicated by an arrow 123.
  • a spring biasing force of a second spring means (not shown) is indicated.
  • valve seat 128, which comprises the valve seat diameter 109, is closed by the closing body 108.
  • valve seat 132 which is represented by the anchor part 15 and a through hole 135, is also closed in FIG.
  • FIG. 6 shows how the pilot valve 103 opens gently, in which only the valve seat 132 is initially opened.
  • the anchor member 1 15 is moved by a suitable energization of the electromagnet against the spring biasing force 124 upwards.
  • a pressure relief of the control chamber pressure 105 in the low pressure 1 1 1, 1 12 indicated.
  • the guide device 1 19 is designed to be permeable to pressure, for example by corresponding recesses.
  • valve seat 131 is further opened by a further lifting of the closing body 108 by means of the armature 1 10.
  • the valve seat 132 is closed by a cooperation between the upwardly moving closing body 108 and the anchor part 15 1.
  • FIG. 9 shows how the closing body 108 is pressed into the upper valve seat 132.
  • the pilot valve 103 is flowed through the open valve seat 131.
  • the same reference numerals as in the case of the valve device 101 shown in FIGS. 5 to 9 are used to designate identical or similar parts.
  • a guide element 158 is additionally fastened to the closing body 108 of the pilot control valve 153. By the guide member 158 of the closing body 108 of the pilot valve 153 in the guide body 1 19 of the armature 1 10 is guided.
  • an anchor Sch thoroughlykorper 160 is attached in the form of a ball to illustrate the valve seat 132.
  • a spring device 156 is biased from above on the stop 120 against the driver device 1 18.
  • a spring means 155 is biased, also from above, against the anchor part 1 15 of the armature 1 10.
  • an electromagnet device assigned to the armature 1 10 is not energized.
  • the closing body 108 which may be fixedly connected to the guide body 1 19 of the driving device 1 18, is pressed into the valve seat 131.
  • the Ankersch spakorper 160 is pressed via the anchor part 1 15 by the spring means 155 in the valve seat 132.
  • FIG. 1 a first opening stage of the pilot valve 153 is shown.
  • the Ankersch Strukturkorper 160 lifts against the spring biasing force of the spring means 155 from the valve seat 132 from.
  • the closing body 108 is flowed through with the valve seat 131 closed through the through hole 135 and the open valve seat 132, as indicated by arrows 161 and 162.
  • FIG. 13 it is indicated that the upper valve seat 132 is closed by a further movement of the closing body 108 upwards through the interaction of the guide element with the armature closing body 160.
  • the upper valve seat 132 becomes closed.
  • the armature closing body 160 is pressed in particular by the biasing force of the spring means 155 in the valve seat 132.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Magnetically Actuated Valves (AREA)
  • Fluid-Driven Valves (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Ventileinrichtung mit einem Hauptventil (2) und einem Vorsteuerventil (3), das einen Schließkörper (28) umfasst, der durch eine Magneteinrichtung mit einem Anker (30) betätigbar ist, um einen ersten Druckanschluss (11) der Ventileinrichtung (1) mit einem zweiten Druckanschluss (12) der Ventileinrichtung (1) zu verbinden. Um eine Ventileinrichtung zu schaffen, die einfach aufgebaut und kostengünstig herstellbar ist, umfasst der Anker (30) ein Ankerteil (35), das so mit dem Schließkörper (28) des Vorsteuerventils (3) kombiniert ist, dass ein zweistufiges Öffnen des Vorsteuerventils (3) ermöglicht wird.

Description

Beschreibung Titel
Ventileinrichtung
Die Erfindung betrifft eine Ventileinrichtung mit einem Hauptventil und einem Vorsteuerventil, das einen Schließkörper umfasst, der durch eine Magneteinrichtung mit einem Anker betätigbar ist, um einen ersten Druckanschluss der Ventileinrichtung mit einem zweiten Druckanschluss der Ventileinrichtung zu verbinden.
Stand der Technik
Bei der Ventileinrichtung handelt es sich zum Beispiel um ein Hauptstromventil in einem Hydraulikhybridantriebsstrang eines Kraftfahrzeugs. In dem Hydraulikhyb- ridantriebsstrang ist wenigstens eine Hydraulikmaschine, die auch als Hydrostat bezeichnet wird, an den ersten Druckanschluss der Ventileinrichtung angeschlossen. Die Hydraulikmaschine kann direkt oder über weitere hier nicht angeführte Hydraulikkomponenten, in einem Sonderfall auch über eine weitere vergleichbare Ventileinrichtung, an den ersten Druckanschluss der Ventileinrichtung angeschlossen sein. An den zweiten Druckanschluss der Ventileinrichtung ist ein hydraulischer Druckspeicher angeschlossen. Der hydraulische Druckspeicher kann direkt oder über weitere hier nicht angeführte Hydraulikkomponenten an den zweiten Druckanschluss der Ventileinrichtung angeschlossen sein. Normalerweise ist der Druck in dem hydraulischen Druckspeicher, also am zweiten Druckanschluss, größer als an einem Ausgang der Hydraulikmaschine, also dem ersten Druckanschluss, der umgekehrte Fall ist jedoch genauso möglich, entsprechend der gewählten Betriebsstrategie des Hydraulikhybridantriebsstrangs. Durch Bestromen der Magneteinrichtung wird das Hauptventil über das Vorsteuerventil geöffnet, wobei ein Dichtelement aus seiner Schließstellung in eine Öffnungsstellung bewegt wird. Wenn die Magneteinrichtung nicht bestromt wird, dann ist das Dichtelement, zum Beispiel durch eine Schließfeder, in seine Schließstellung vorgespannt. Der umgekehrte Fall ist ebenfalls möglich.
Offenbarung der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Ventileinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zu schaffen, die einfach aufgebaut und kostengünstig herstellbar ist.
Die Aufgabe ist bei einer Ventileinrichtung mit einem Hauptventil und einem Vor- Steuerventil, das einen Schließkörper umfasst, der durch eine Magneteinrichtung mit einem Anker betätigbar ist, um einen ersten Druckanschluss der Ventileinrichtung mit einem zweiten Druckanschluss der Ventileinrichtung zu verbinden, dadurch gelöst, dass der Anker ein Ankerteil umfasst, das so mit dem Schließkörper des Vorsteuerventils kombiniert ist, dass ein zweistufiges Öffnen des Vor- Steuerventils ermöglicht wird. Bei der erfindungsgemäßen Ventileinrichtung handelt es sich vorzugsweise um ein Hauptstromventil, das zum Beispiel in einem Hydraulikhybridantriebsstrang Anwendung findet. An dem zweiten Druckanschluss herrscht normalerweise ein höherer Druck als an dem ersten Druckanschluss. Durch Bestromung eines Elektromagneten der Magneteinrichtung kann der Schließkörper des Vorsteuerventils von einem Ventilsitz abgehoben werden, um einen Öffnungsquerschnitt des Vorsteuerventils freizugeben. Durch den damit verbundenen Druckabfall in einem zwischen dem zweiten Druckanschluss und dem ersten Druckanschluss angeordneten Steuerraum wird ein Öffnen des Hauptventils bewirkt, so dass mit Druck beaufschlagtes Fluid von dem zweiten Druckanschluss zu dem ersten Druckanschluss strömt. Das erfindungsgemäße
Vorsteuerventil liefert den Vorteil, dass ein relativ kleiner und kostengünstiger Elektromagnet verwendet werden kann. Darüber hinaus kann ein Schließkörper mit einem relativ großen Ventilsitzdurchmesser verwendet werden. In einer ersten Stufe oder Phase wird beim Öffnen des Vorsteuerventils vorteilhaft zunächst nur ein relativ kleiner Öffnungsquerschnitt freigegeben. Über den relativ kleinen
Öffnungsquerschnitt kann Fluid aus dem Steuerraum in einen Niederdruckbereich strömen. In einer zweiten Stufe oder Phase beim Öffnen des Vorsteuerventils wird ein zweiter, deutlich größerer Ventilsitzdurchmesser geöffnet, um einen größeren Öffnungsquerschnitt des Vorsteuerventils freizugeben. Durch den zweistufig gestalteten Verlauf des Volumenstroms wird vorteilhaft eine Reduzierung der zeitlichen Druckableitung und damit eine Reduzierung eines uner- wünschten Schaltgeräuschs bei gleichzeitigem Kostenvorteil und Bauraumvorteil ermöglicht.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Ventileinrichtung ist dadurch gekenn- zeichnet, dass der Schließkörper des Vorsteuerventils zur Darstellung eines ersten Ventilsitzes relativ zu einer ersten Dichtkante oder Dichtfläche bewegbar ist, wobei das Ankerteil zur Darstellung eines zweiten Ventilsitzes relativ zu einer zweiten Dichtkante oder Dichtfläche bewegbar ist. Die Dichtkante oder Dichtfläche des ersten Ventilsitzes ist zum Beispiel an einer Ventilgehäuseöffnung vor- gesehen, die einen Steuerraum des Vorsteuerventils begrenzt. Durch Öffnen des ersten Ventilsitzes wird der Steuerraum des Vorsteuerventils entlastet, um ein Öffnen des Hauptventils zu bewirken. Der Schließkörper des Vorsteuerventils ist zum Beispiel als Kugel ausgeführt. Die Dichtkante oder Dichtfläche des zweiten Ventilsitzes ist vorteilhaft an dem Schließkörper ausgebildet. Zur Darstellung des zweiten Ventilsitzes ist der Schließkörper vorteilhaft mit einem Durchgangsloch versehen, das eine Druckentlastung des Steuerraums über einen relativ kleinen Öffnungsquerschnitt ermöglicht.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Ventileinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Schließkörper des Vorsteuerventils zur Darstellung des ersten und des zweiten Ventilsitzes dient. Dadurch kann der Fertigungsaufwand zur Darstellung der beiden Ventilsitze reduziert werden.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Ventileinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Ankerteil eine mechanische Mitnehmereinrichtung aufweist, die sich durch den Schließkörper des Vorsteuerventils hindurch erstreckt. Die mechanische Mitnehmereinrichtung umfasst zum Beispiel einen Mitnehmerstift, der von dem Ankerteil ausgeht und sich durch ein Durchgangsloch des Schließkörpers hindurch erstreckt. An dem freien Ende des
Mitnehmerstifts ist vorteilhaft ein Mitnehmerkörper vorgesehen, mit dem der
Schließkörper nach Überwinden eines Vorhubs aus dem ersten Ventilsitz gerissen werden kann.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Ventileinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Ankerteil eine Führungseinrichtung für den Schließkörper des Vorsteuerventils aufweist. Die Führungseinrichtung ist vorzugsweise fest mit dem Ankerteil verbunden. Der Schließkörper des Vorsteuerventils ist vorteilhaft in der Führungseinrichtung zwischen einer Schließstellung und einer Öffnungsstellung hin und her bewegbar geführt. Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Ventileinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Schließkörper mit einer mechanischen
Mitnehmereinrichtung kombiniert ist, die einen Anschlag für das Ankerteil aufweist. Die Mitnehmereinrichtung ist vorteilhaft fest mit dem Schließkörper verbunden. Über den Anschlag kann die Größe eines Vorhubs des Vorsteuerventils eingestellt werden.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Ventileinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Ankerteil so mit dem Schließkörper des Vorsteuerventils gekoppelt ist, dass sich das Ankerteil bis zu einem Vorhub ohne den Schließ- körper und nach dem Vorhub zusammen mit dem Schließkörper in der Öffnungsrichtung des Vorsteuerventils bewegt. Im Vorhub wird ein relativ kleiner Öffnungsquerschnitt freigegeben, um die erste Stufe oder Phase beim Öffnen des Vorsteuerventils darzustellen. Nach dem Vorhub hebt der Schließkörper des Vorsteuerventils von seinem Ventilsitz ab, um einen relativ großen Öffnungs- querschnitt freizugeben.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Ventileinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Ankerteil gegen eine erste Federeinrichtung und/oder der Schließkörper des Vorsteuerventils gegen eine zweite Federeinrichtung vor- gespannt sind/ist. Die Vorspannkräfte der beiden Federeinrichtungen sind vorteilhaft unterschiedlich groß. Dadurch kann die Schaltperformance der Ventileinrichtung, insbesondere des Vorsteuerventils, weiter verbessert werden.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Ventileinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Ventileinrichtung als Hauptstromventil für einen Hyd- raulikhybridantriebsstrang ausgeführt ist. Der Hydraulikhybridantriebsstrang um- fasst mindestens eine Hydraulikmaschine, die auch als Hydrostat bezeichnet wird. Vorteilhaft umfasst der Hydraulikhybridantriebsstrang zwei Hydraulikmaschinen, die auch als Hydrostaten bezeichnet werden. An einen Ausgang der Hydraulikmaschine beziehungsweise der Hydraulikmaschinen ist ein hydraulischer Druckspeicher angeschlossen. Zwischen den Ausgang des Hydrostaten und den hydraulischen Druckspeicher ist die erfindungsgemäße Ventileinrichtung geschaltet. Die Erfindung betrifft gegebenenfalls auch einen Hydraulikhybridan- triebsstrang mit einer vorab beschriebenen Ventileinrichtung. Die Erfindung betrifft des Weiteren gegebenenfalls auch ein Verfahren zum Betreiben einer vorab beschriebenen Ventileinrichtung als Hauptstromventil in einem Hydraulikhybrid- antriebsstrang.
Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Vorsteuerventil, einen Schließkörper, einen Anker, ein Ankerteil und/oder eine Mitnehmereinrichtung für eine vorab beschriebene Ventileinrichtung. Die genannten Teile sind separat handelbar.
Die Erfindung betrifft gegebenenfalls auch ein Verfahren zum Betreiben einer vorab beschriebenen Ventileinrichtung, insbesondere als Hauptstromventil in einem Hydraulikhybridantriebsstrang eines Kraftfahrzeugs. Dabei kann das erfindungsgemäße Vorsteuerventil mit Druck öffnend oder mit Druck schließend ausgeführt sein. Der Schließkörper des Vorsteuerventils verschließt in einer Schließstellung einen Ventilsitzdurchmesser, in welchem der Schließkörper in seiner Schließstellung mit einem Druck beaufschlagt ist. Je nachdem, ob dieser dem Druck entspricht der am ersten oder am zweiten Druckanschluss herrscht, spricht man von einem mit Druck öffnenden oder mit Druck schließenden Steuerventil.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine Stromprofilverlaufsfor- mung ermöglicht, so dass bei Kenntnis einer Druckdifferenz, die zwischen dem zweiten Druckanschluss und dem ersten Druckanschluss herrscht, eine darauf abgestimmte Stromstärke des Anzugsstroms für den Anker zu einer geringeren Magnetkraft führt und somit ein langsamerer Öffnungsvorgang eingeleitet werden kann. Dieser langsamere, auf den augenblicklichen Betriebszustand des Gesamtsystems angepasste Öffnungsvorgang ermöglicht eine signifikante zusätzliche Reduzierung des Schaltgeräuschs. Diese erfolgt durch Verringerung der hohen Druck- und Volumenstromgradienten, die ein Öffnen des Vorsteuerventils mit der maximal verfügbaren Stromstärke beziehungsweise Magnetkraft zur Folge hätte. Das Vorsteuerventil wird nur über den zweiten Ventilsitz durchströmt, solange bis die hydraulische Kraft aufgrund der Druckdifferenz zu beiden Seiten des Schließkörpers des Vorsteuerventils die Magnetkraft unterschreitet. Dazu wird ein dem Betriebszustand entsprechend angepasstes Stromprofil benötigt. Zu diesem Zweck ist entweder eine Messung des Drucks an den beiden Druck- anschlüssen während des Betriebs der Ventileinrichtung erforderlich. Alternativ ist es möglich, die Kennfelder der zu beiden Seiten der Ventileinrichtung anliegenden Druckdifferenz in einer Steuerung abzuspeichern. Aus den Kennfeldern kann die Druckdifferenz zwischen Steuerraum und Niederdruck berechnet werden, die zur Bedatung der Stromprofile verwendet werden kann. Durch ein geeignetes gestuftes Stromprofil beim Schließen des Vorsteuerventils kann ein harter Aufprall des Schließkörpers und der damit verbundene metallische Klang auf ein Minimum reduziert werden.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung verschiedene Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
Es zeigen die
Figuren ein Ausführungsbeispiel einer Ventileinrichtung mit einem mit
1 bis 4 Druck schließenden Vorsteuerventil vereinfacht im Längsschnitt und die
Figuren ähnliche Ventileinrichtungen wie in den Figuren 1 bis 4 mit einem 5 bis 13 mit Druck öffnenden Vorsteuerventil vereinfacht im Längsschnitt und
Figur 14 einen Hydraulikschaltplan einer Ventileinrichtung.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
In den Figuren 1 bis 14 ist eine Ventileinrichtung 1 ; 21 ; 101 ; 151 in verschiedenen Ansichten dargestellt. Die Ventileinrichtung 1 ; 21 ; 101 ; 151 umfasst ein Hauptventil 2, das je nach Ausführung auch als Rückschlagventil funktioniert, und ein Vorsteuerventil 3; 23; 103; 153.
Das Hauptventil 2 umfasst, wie man in Figur 14 sieht, ein in einem Gehäuse 4 in axialer Richtung hin und her bewegbar geführtes Dichtelement 6. Der Begriff axi- al bezieht sich auf eine Längsachse 7 der Ventileinrichtung 1 . Axial bedeutet in Richtung oder parallel zur Längsachse 7. Das Dichtelement 6 ist durch eine Schließfeder 8 in seine in Figur 1 dargestellte Schließstellung vorgespannt. In seiner Schließstellung unterbricht das Dichtelement 6 eine hydraulische Verbindung zwischen einem ersten Druckanschluss 1 1 und einem zweiten Druckan- schluss 12. Der erste Druckanschluss 1 1 der Ventileinrichtung 1 ist über eine erste Drosselverbindung 15 an das Vorsteuerventil 3 angeschlossen. Dabei ist das Vorsteuerventil 3 zwischen die erste Drosselverbindung 15 und einen Haupt- steuerraum 10 der Ventileinrichtung 1 geschaltet. Der zweite Druckanschluss 12 der Ventileinrichtung 1 ist über eine zweite Drosselverbindung 16 mit dem Hauptsteuerraum 10 verbunden.
Die Ventileinrichtung 1 mit den beiden Anschlüssen 1 1 und 12 ist als Haupt- stromventil in einem Hydraulikhybridantriebsstrang (nicht dargestellt) ausgeführt.
Der nicht dargestellte Hydraulikhybridantriebsstrang umfasst einen verbrennungsmotorischen Antrieb und einen hydraulischen Antrieb. Der verbrennungsmotorische Antrieb ist zum Beispiel als Brennkraftmaschine ausgeführt und wird auch als Verbrennungsmotor bezeichnet. Der hydraulische Antrieb umfasst zum Beispiel zwei Hydraulikmaschinen, die auch als Hydrostaten bezeichnet werden.
Die beiden Hydrostaten oder Hydraulikmaschinen können vorteilhaft sowohl als hydraulische Pumpe als auch als hydraulischer Motor betrieben werden. Dabei können die beiden Hydraulikmaschinen zum Beispiel als hydraulische Axialkol- benmaschinen ausgeführt sein. Die beiden Hydraulikmaschinen sind über ein
Hydrauliksystem hydraulisch miteinander verbindbar beziehungsweise verbunden. Das Hydrauliksystem umfasst mindestens ein Hauptstromventil, das durch die Ventileinrichtung 1 ; 21 ; 101 ; 151 dargestellt wird. Das Hauptstromventil 1 ; 21 ; 101 ; 151 ist in dem Hydraulikhybridantriebsstrang zwischen einen Ausgang einer der Hydraulikmaschinen und einen hydraulischen Druckspeicher geschaltet. Vorteilhaft ist jeweils ein Hauptstromventil zwischen die Ausgänge der Hydraulikmaschinen und den hydraulischen Druckspeicher geschaltet. Dabei ist der Ausgang der Hydraulikmaschinen beziehungsweise des Hydrostaten an den ersten Druckanschluss 1 1 der Ventileinrichtung 1 ; 21 ; 101 ; 151 angeschlossen. An den zweiten Druckanschluss 12 der Ventileinrichtung 1 ; 21 ; 101 ; 151 ist der hydraulische Druckspeicher angeschlossen.
Normalerweise ist der Druck, der in dem hydraulischen Druckspeicher herrscht, größer als der Druck am Ausgang des Hydrostaten, der auch als hydraulische Maschine bezeichnet wird. Durch Öffnen der Ventileinrichtung 1 ; 21 ; 101 ; 151 wird der hydraulische Druckspeicher mit dem Eingang oder Ausgang der an die Ventileinrichtung 1 ; 21 ; 101 ; 151 angeschlossenen hydraulischen Maschine verbunden, und umgekehrt. Bei geöffneter Ventileinrichtung kann die an die Ventileinrichtung 1 ; 21 ; 101 ; 151 angeschlossene Hydraulikmaschine aus dem Druckspeicher hydraulisch angetrieben werden. Des Weiteren kann der Druckspeicher bei geöffneter Ventileinrichtung 1 ; 21 ; 101 ; 151 hydraulisch durch die an die Ventileinrichtung 1 ; 21 ; 101 ; 151 angeschlossene hydraulische Maschine aufgeladen werden.
Das Hauptventil 2 wird auch als Hauptstromventil bezeichnet. Das Vorsteuerventil 3 wird auch Pilotventil bezeichnet. Durch die vorteilhafte Anordnung des Vorsteuerventils 3 sind auch bei einem geringen Vorsteuerventilhub große Hübe des Dichtelements 6 realisierbar, das auch als Hauptkolben bezeichnet wird.
Das Hauptventil 2 mit dem Hauptkolben oder Dichtelement 6 kann bei großem Hauptventilhub große Volumenströme nahezu verlustfrei schalten. Normalerweise ist der Druck am zweiten Druckanschluss 12, der über die zweite Drosselverbindung 16 auch in dem Hauptsteuerraum 10 herrscht, größer als der Druck am ersten Druckanschluss 1 1.
Über das Vorsteuerventil 3 kann der Druck im Hauptsteuerraum 10 auf ein Druckniveau abgesenkt werden, das zwischen dem Druck am zweiten Druckanschluss 12 und dem Druck am ersten Druckanschluss 1 1 liegt. Die Kräftebilanz der auf das Dichtelement 6 wirkenden hydraulischen Kräfte ist so ausgelegt, dass das Hauptventil 2 bei der Absenkung des Drucks im Hauptsteuerraum 10 durch das Vorsteuerventil 3 eine öffnende Kraft auf das Dichtelement 6 erzeugt.
Bei dem in den Figuren 1 bis 4 dargestellten Ausführungsbeispiel der Ventileinrichtung 21 sieht man, dass das Vorsteuerventil 23 ein Ventilgehäuse 22 um- fasst. Durch eine Ellipse 24 ist ein Druck B angedeutet, der dem Druck ent- spricht, der an dem ersten Druckanschluss der in Figur 1 dargestellten Ventileinrichtung 1 herrscht.
Der Druck B wirkt, wie durch einen Pfeil 25 angedeutet ist, in einer Durchgangs- bohrung des Ventilgehäuses 22. Die Durchgangsbohrung im Ventilgehäuse 22 ist durch einen Schließkörper 28 des Vorsteuerventils 23 verschließbar. Durch einen Doppelpfeil 29 ist ein zugehöriger Ventilsitzdurchmesser angedeutet.
Der Schließkörper 28 hat die Gestalt einer Kugel und wirkt mit einem Anker 30 zusammen. Der Anker 30 ist, wie durch einen Pfeil 31 angedeutet ist, mit einem
Druck A beaufschlagt, der auch auf den Schließkörper 28 des Vorsteuerventils 23 wirkt. Der Raum, in welchem der Anker 30 mit dem Schließkörper 28 angeordnet ist, wird auch als Steuerraum des Vorsteuerventils 23 bezeichnet. Daher wird der Druck A auch als Steuerraumdruck bezeichnet. Der Steuerraumdruck A beziehungsweise 31 kann durch Öffnen des Schließkörpers 28 mit Hilfe des Ankers 30 in einen Niederdruckbereich entlastet werden, wie durch einen Doppelpfeil 32 angedeutet ist. Der Niederdruckbereich ist durch Ellipsen 33 und 34 angedeutet. Der Anker 30 des Vorsteuerventils 23 umfasst ein Ankerteil 35 und eine Führungseinrichtung 36. Die Führungseinrichtung 36 ist fest mit dem Ankerteil 35 verbunden und dient dazu, den Schließkörper 28 des Vorsteuerventils 23 zu führen. An dem Ankerteil 35 ist des Weiteren eine Mitnehmereinrichtung 38 angebracht.
Die Mitnehmereinrichtung 38 umfasst einen Mitnehmerstift 40, der von dem Ankerteil 35 ausgeht. Der Mitnehmerstift 40 erstreckt sich durch ein Durchgangsloch 39 hindurch, das in dem Schließkörper 28 ausgespart ist. Durch einen Doppelpfeil 41 ist ein Außendurchmesser des Mitnehmerstifts 40 angedeutet. Durch einen Doppelpfeil 42 ist ein Innendurchmesser des Durchgangslochs 39 angedeutet. Die Durchmesserdifferenz zwischen 42 und 41 beschreibt einen
Ringraum, der einen Öffnungsquerschnitt einer ersten Ventilstufe beim Öffnen des Vorsteuerventils 23 darstellt. An einem freien Ende des Mitnehmerstifts 40 ist ein Mitnehmerkörper 45 ausgebildet, der nach einem Vorhub eine zweite Öffnungsstufe des Vorsteuerventils 23 ermöglicht. Über den Mitnehmerkörper 45 kann der Schließkörper 28 in der zweiten Ventilstufe des Vorsteuerventils 23 geöffnet werden. Beim Öffnen des Schließkörpers 28 mit Hilfe des Mitnehmerkörpers 45 kommt dieser an dem Schließkörper 28 zur Anlage. Um dennoch einen Durchtritt von Fluid zu ermögli- chen, sind an dem Mitnehmerkörper 45 insgesamt vier flächige Ausnehmungen
46 vorgesehen, die den Durchtritt von Fluid ermöglichen, wie durch Pfeile 47 und 48 in Figur 3 angedeutet ist.
Der Ventilsitzdurchmesser 29 dient zur Darstellung eines ersten Ventilsitzes 51 des Vorsteuerventils 23. Der erste Ventilsitz 51 umfasst eine Ventilsitzfläche, an welcher der Schließkörper 28 des Vorsteuerventils 23 dichtend zur Anlage kommt, um eine hydraulische Verbindung zwischen dem Steuerraum und dem Niederdruckraum zu unterbrechen. Ein zweiter Ventilsitz 51 ist durch eine kegelige Dichtfläche an dem Ankerteil 35 realisiert.
In Figur 1 sind sowohl der erste Ventilsitz 51 als auch der zweite Ventilsitz 52 geschlossen. Das Vorsteuerventil 23 umfasst eine (nicht dargestellte) Magneteinrichtung, mit welcher der Anker 30 betätigbar ist. Der Schließkörper 28 kann durch eine (in den Figuren 1 bis 4 nicht dargestellte) Federeinrichtung in seine Schließstellung vorgespannt sein. Durch eine weitere (ebenfalls nicht dargestellte) Federeinrichtung kann der Anker 30 mit dem Ankerteil 35 ebenfalls in seine Schließstellung vorgespannt sein.
In Figur 1 ist das Vorsteuerventil 23 in seiner Schließstellung dargestellt. Der Schließkörper 28 verschließt den ersten Ventilsitz 51 . Das Ankerteil 35 verschließt den zweiten Ventilsitz 52. Die mit dem Anker 30 zusammenwirkende Elektromagneteinrichtung ist nicht bestromt. Durch unterschiedlich große Vorspannkräfte sind sowohl der Anker 30 als auch der Schließkörper 28 in seine jeweilige Schließstellung vorgespannt. Die auf den Schließkörper 28 wirkende Fe- dervorspannkraft ist vorzugsweise größer als die auf das Ankerteil 35 wirkende
Federvorspannkraft.
In Figur 2 ist der erste Ventilsitz 51 immer noch geschlossen. Das Ankerteil 35 ist durch Bestromen der Elektromagneteinrichtung etwas angehoben, so dass der zweite Ventilsitz 52 geöffnet wird. Durch Pfeile 57 und 58 ist in Figur 2 angedeutet, dass mit Steuerdruck beaufschlagtes Fluid in einer ersten Öffnungsstufe des Vorsteuerventils 23 nur über den geöffneten zweiten Ventilsitz 52 in den Niederdruck entlastet wird.
In Figur 3 wird der Anker 30 durch stärkeres Bestromen der Magneteinrichtung weiter angehoben. Beide Ventilsitze 51 und 52 sind geöffnet. Durch die
Mitnehmereinrichtung 38 wird der Schließkörper 28 bei geöffnetem Ventilsitz 52 aus dem Ventilsitz 51 gerissen. Aufgrund der Gestaltung des Mitnehmerkörpers 45 mit den flächigen Ausnehmungen (46 in Figur 1 ) wird das Durchgangsloch 39 weiter durchströmt, wie durch die Pfeile 47 und 48 angedeutet ist.
In Figur 4 ist der Ventilsitz 51 vollständig geöffnet. Der Ventilsitz 52 ist geschlossen. Der Schließkörper 28 wird bei vollständig geöffnetem Anker 30 durch die Strömungskräfte, die durch einen Pfeil 59 angedeutet sind, in den oberen Ventilsitz 52 gedrückt.
Die in den Figuren 5 bis 9 und 10 bis 13 dargestellten Ventileinrichtungen 101 und 151 umfassen ein Ventilgehäuse 102 mit einem Vorsteuerventil 103; 153. Durch eine Ellipse 104 und einen Pfeil 105 ist angedeutet, dass ein Schließkörper 108 von unten mit dem größeren Druck beaufschlagt ist, der an dem zweiten Druckanschluss herrscht und auch als Steuerraumdruck bezeichnet wird. Die
Ventileinrichtung 101 ist also mit Druck öffnend ausgeführt. Demgegenüber ist die Ventileinrichtung 21 , die in den Figuren 1 bis 4 dargestellt ist, mit Druck schließend ausgeführt. Durch einen Doppelpfeil 109 ist ein Ventilsitzdurchmesser bezeichnet, der in Figur 5 durch den Schließkörper 108 verschlossen ist. Durch Bestromung einer (nicht dargestellten) Elektromagneteinrichtung kann ein Anker 1 10 angehoben werden, um das Vorsteuerventil 103; 153 in zwei Stufen zu öffnen. Durch Pfeile 1 1 1 , 1 12 ist angedeutet, dass der Steuerraumdruck bei geöffnetem Vorsteuer- ventil 103; 153 in dem Niederdruckbereich entlastet wird. Durch eine Ellipse 1 14 ist der Steuerraumdruck angedeutet, der größer als der Niederdruck 1 1 1 , 1 12 ist.
Der Anker 1 10 umfasst ein Ankerteil 1 15, das relativ zu dem Schließkörper 108 bewegbar ist. Der Schließkörper 108 kann fest mit einer Mitnehmereinrichtung 1 18 verbunden sein, die einen Führungskörper 1 19 für das Ankerteil 1 15 umfasst. Die Mitnehmereinrichtung 1 18 umfasst des Weiteren einen Anschlag 120 für das Ankerteil 1 15. Eine erste Federeinrichtung 120 ist bei der in den Figuren 5 bis 9 dargestellten Ventileinrichtung 101 zwischen dem Anschlag 120 und dem Ankerteil 1 15 eingespannt. Eine zugehörige Federvorspannkraft ist durch einen Pfeil 123 angedeutet. Durch einen weiteren Pfeil 124 ist eine Federvorspannkraft einer zweiten (nicht dargestellten) Federeinrichtung angedeutet.
In Figur 5 ist ein Ventilsitz 128, der den Ventilsitzdurchmesser 109 umfasst, durch den Schließkörper 108 verschlossen. Ein Ventilsitz 132, der durch das Ankerteil 1 15 und ein Durchgangsloch 135 dargestellt wird, ist in Figur 5 ebenfalls geschlossen.
In Figur 6 ist gezeigt, wie das Vorsteuerventil 103 sanft öffnet, indem zunächst nur der Ventilsitz 132 geöffnet wird. Zu diesem Zweck wird das Ankerteil 1 15 durch eine geeignete Bestromung des Elektromagneten gegen die Federvorspannkraft 124 nach oben bewegt. Durch einen Pfeil 130 ist eine Druckentlastung des Steuerraumdrucks 105 in dem Niederdruck 1 1 1 , 1 12 angedeutet. Durch einen weiteren Pfeil 140 ist angedeutet, dass die Führungseinrichtung 1 19 druckdurchlässig gestaltet ist, zum Beispiel durch entsprechende Ausnehmungen.
In Figur 7 ist angedeutet, dass das Ankerteil 1 15 nach Überwinden eines Vorhubs an dem Anschlag 120 der Mitnehmereinrichtung 1 18 zur Anlage kommt. Nach Überwinden des Vorhubs wird bei einer weiteren Bewegung des Ankers 1 10 nach oben der Schließkörper 108 durch die Mitnehmereinrichtung 1 18 angehoben, so dass der Ventilsitz 131 geöffnet wird, wie durch Pfeile 146, 147 in Figur 7 angedeutet ist. In Figur 7 ist des Weiteren ein Durchgangsloch 144 in dem Führungskörper 1 19 angedeutet, das den Durchtritt von Fluid ermöglicht.
In Figur 8 ist angedeutet, dass der Ventilsitz 131 durch ein weiteres Anheben des Schließkörpers 108 mit Hilfe des Ankers 1 10 weiter geöffnet wird. Dabei wird der Ventilsitz 132 durch ein Zusammenwirken zwischen dem sich nach oben bewegenden Schließkörper 108 und dem Ankerteil 1 15 geschlossen.
In Figur 9 sieht man, wie der Schließkörper 108 in den oberen Ventilsitz 132 drückt wird. Das Vorsteuerventil 103 wird über den geöffneten Ventilsitz 131 durchströmt. Bei der in den Figuren 10 bis 13 dargestellten Ventileinrichtung 151 werden zur Bezeichnung gleicher oder ähnlicher Teile die gleichen Bezugszeichen wie bei der in den Figuren 5 bis 9 dargestellten Ventileinrichtung 101 verwendet. Bei der Ventileinrichtung 151 ist an dem Schließkörper 108 des Vorsteuerventils 153 zusätzlich ein Führungselement 158 befestigt. Durch das Führungselement 158 ist der Schließkörper 108 des Vorsteuerventils 153 in dem Führungskörper 1 19 des Ankers 1 10 geführt.
An dem Ankerteil 1 15 ist zur Darstellung des Ventilsitzes 132 ein Ankerschließkorper 160 in Form einer Kugel befestigt. Eine Federeinrichtung 156 ist von oben an dem Anschlag 120 gegen die Mitnehmereinrichtung 1 18 vorgespannt. Eine Federeinrichtung 155 ist, ebenfalls von oben, gegen das Ankerteil 1 15 des Ankers 1 10 vorgespannt.
In Figur 10 ist eine dem Anker 1 10 zugeordnete Elektromagneteinrichtung nicht bestromt. Der Schließkörper 108, der fest mit dem Führungskörper 1 19 der Mitnehmereinrichtung 1 18 verbunden sein kann, wird in den Ventilsitz 131 gedrückt. Der Ankerschließkorper 160 wird über das Ankerteil 1 15 durch die Federeinrichtung 155 in den Ventilsitz 132 gedrückt.
In Figur 1 1 ist eine erste Öffnungsstufe des Vorsteuerventils 153 dargestellt. Der Ankerschließkorper 160 hebt gegen die Federvorspannkraft der Federeinrichtung 155 von dem Ventilsitz 132 ab. Der Schließkörper 108 wird bei geschlossenem Ventilsitz 131 durch das Durchgangsloch 135 und den geöffneten Ventilsitz 132 durchströmt, wie durch Pfeile 161 und 162 angedeutet ist.
In Figur 12 ist durch Pfeile 163 und 164 angedeutet, dass bei einer weiteren Bewegung des Ankerteils 1 15 nach oben, der Schließkörper 108 von dem Ventilsitz 131 abhebt. In Figur 12 sind beide Ventilsitze 131 und 132 geöffnet.
In Figur 13 ist angedeutet, dass der obere Ventilsitz 132 durch eine weitere Bewegung des Schließkörpers 108 nach oben durch das Zusammenwirken des Führungselements mit dem Ankerschließkorper 160 geschlossen wird. Wenn der untere Ventilsitz 131 vollständig geöffnet ist, dann wird der obere Ventilsitz 132 geschlossen. Dabei wird der Ankerschließkörper 160 insbesondere durch die Vorspannkraft der Federeinrichtung 155 in den Ventilsitz 132 gedrückt.

Claims

Ansprüche
1 . Ventileinrichtung mit einem Hauptventil (2) und einem Vorsteuerventil
(3;23;103;153), das einen Schließkörper (28;108) umfasst, der durch eine Magneteinrichtung mit einem Anker (30; 1 10) betätigbar ist, um einen ersten Druckanschluss (1 1 ) der Ventileinrichtung (1 ;21 ;101 ;151 ) mit einem zweiten Druckanschluss (12) der Ventileinrichtung (1 ;21 ;101 ;151 ) zu verbinden, dadurch gekennzeichnet, dass der Anker (30;1 10) ein Ankerteil (35; 1 15) umfasst, das so mit dem Schließkörper (28; 108) des Vorsteuerventils
(3;23;103;153) kombiniert ist, dass ein zweistufiges Öffnen des Vorsteuerventils (3;23;103;153) ermöglicht wird.
2. Ventileinrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Schließkörper (28;108) des Vorsteuerventils (3;23;103;153) zur Darstellung eines ersten Ventilsitzes (51 ; 131 ) relativ zu einer ersten Dichtkante oder Dichtfläche bewegbar ist, wobei das Ankerteil zur Darstellung eines zweiten Ventilsitzes (52;132) relativ zu einer zweiten Dichtkante oder Dichtfläche bewegbar ist.
3. Ventileinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Schließkörper (28; 108) des Vorsteuerventils (3; 23; 103; 153) zur Darstellung des ersten und des zweiten Ventilsitzes (51 ; 131 ; 52; 132) dient.
4. Ventileinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ankerteil (35) eine mechanische
Mitnehmereinrichtung (38) aufweist, die sich durch den Schließkörper (28) des Vorsteuerventils (3;23;103;153) hindurch erstreckt.
5. Ventileinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ankerteil (35) eine Führungseinrichtung (36) für den Schließkörper (28) des Vorsteuerventils (23) aufweist.
Ventileinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schließkörper (108) mit einer mechanischen Mitnehmereinrichtung (1 18) kombiniert ist, die einen Anschlag (120) für das Ankerteil (1 15) aufweist.
Ventileinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ankerteil (35;1 15) so mit dem Schließkörper (28;108) des Vorsteuerventils (3;23;103;153) gekoppelt ist, dass sich das Ankerteil (28;108) bis zu einem Vorhub ohne den Schließkörper (28;108) und nach dem Vorhub zusammen mit dem Schließkörper (28;108) in der Öffnungsrichtung des Vorsteuerventils (3;23;103;153) bewegt.
Ventileinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ankerteil (1 15) gegen eine erste Federeinrichtung (121 ; 155) und/oder der Schließkörper (108) des Vorsteuerventils (3; 23; 103; 153) gegen eine zweite Federeinrichtung (156) vorgespannt sind/ist.
Ventileinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventileinrichtung ( 1 ;21 ;101 ;151 ) als Hauptstromventil für einen Hydraulikhybridantriebsstrang ausgeführt ist.
10. Vorsteuerventil (3;23;103;153), Schließkörper (28;108), Anker (30;1 10), Ankerteil (35;1 15) und /oder Mitnehmereinrichtung (38;1 18) für eine Ventileinrichtung (1 ;21 ;101 ;151 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
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