WO2015007566A1 - Ventileinrichtung - Google Patents

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WO2015007566A1
WO2015007566A1 PCT/EP2014/064535 EP2014064535W WO2015007566A1 WO 2015007566 A1 WO2015007566 A1 WO 2015007566A1 EP 2014064535 W EP2014064535 W EP 2014064535W WO 2015007566 A1 WO2015007566 A1 WO 2015007566A1
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WO
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valve
pressure
armature
valve device
closing body
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PCT/EP2014/064535
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Inventor
Jochen Glasbrenner
Peter Voehringer
Friedrich Howey
Guenther Kubalik
Udo Riegler
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
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Publication date
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    • F15B2211/212—Systems with pressure sources other than pumps, e.g. with a pyrotechnical charge the pressure sources being accumulators
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    • F15B2211/80—Other types of control related to particular problems or conditions
    • F15B2211/88—Control measures for saving energy

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 accumulator ie at the second pressure port
  • 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.
  • 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, achieved in that the armature or a driving device and the closing body of the pilot valve are combined with an anchor part, that the armature and / or the driving device without the anchor part and without the
  • Closing bodies are movable by a preliminary stroke in an opening direction of the pilot valve is / is.
  • the forward stroke is relatively small and is, for example, two to three tenths of a millimeter.
  • a magnetic force of the magnetic device only has to move the armature and / or the entrainment device in the forward stroke of the pilot valve. For this purpose, a relatively low magnetic force is sufficient.
  • a preferred embodiment of the valve device is characterized in that the anchor part is coupled to the armature or the driver device so that the armature part moves after the forward stroke together with the anchor and / or the driver device in the opening direction of the pilot valve. After the pre-stroke is overcome, the solenoid device may provide a larger magnetic force to fully open the pilot valve.
  • a further preferred embodiment of the valve device is characterized in that the armature or the entrainment device is biased against a first spring means. The biasing force of the first spring means is preferably selected so that it can be overcome quickly and safely in the forward stroke of the magnetic device.
  • a further preferred embodiment of the valve device is characterized in that the anchor part is biased against a second spring means.
  • the biasing force of the second spring means is preferably smaller than the biasing force of the first spring means.
  • the biasing forces of the two spring devices are preferably selected so that the magnetic force provided by the magnetic device is sufficient to quickly and safely open the pilot valve completely after overcoming the forward stroke.
  • a further preferred embodiment of the valve device is characterized in that a baffle plate is attached to the anchor part. Due to the baffle plate flow forces can be advantageously used when opening the pilot valve to ensure a safe lifting of the closing body of the pilot valve of a valve seat.
  • a further preferred embodiment of the valve device is characterized in that the pilot valve is designed to open with pressure.
  • the pilot valve is designed to open with pressure.
  • At the second pressure port of the valve device normally there is a greater pressure than at the first pressure port. This greater pressure also prevails in a control chamber inside the valve device. Therefore, the pressure that also prevails at the second pressure port, also referred to as control chamber pressure.
  • the control chamber pressure can be selectively lowered by opening the pilot valve to open the main valve. When the main valve is open, fluid flows from the second pressure port to the first pressure port. Opening with pressure means that the higher control chamber pressure actively supports the opening of the pilot valve. The higher pressure thus contributes to the fact that the closing body of the pilot valve safely lifts off from its valve seat.
  • a further preferred embodiment of the valve device is characterized in that the closing body of the pilot valve closes in its closed position a valve seat diameter, in which the closing body is acted upon in its closed position with a pressure which prevails at the second pressure port and which is normally greater than the pressure, which prevails at the first pressure port.
  • the closing body has, for example, the shape of a sphere. In the closed position of the closing body is sealingly against a sealing surface, which represents the valve seat. When opening the pilot valve, the closing body lifts off from the sealing surface.
  • a further preferred embodiment of the valve device is characterized in that the closing body of the pilot valve is acted upon in a pilot control valve chamber with the pressure prevailing at the first pressure connection. The armature or the entrainment device and the anchor part is advantageously acted upon by the smaller pressure which normally prevails at the first pressure port.
  • 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.
  • An hydraulic pressure accumulator is connected to an output of the hydraulic machine or of the hydraulic machines. Between the output of the hydrostatic and the hydraulic pressure accumulator valve device according to the invention is connected.
  • the invention also relates to a hydraulic hybrid powertrain having a previously described valve means.
  • 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 driver 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.
  • a preferred embodiment of the method is characterized in that a flow path of the pilot valve extends substantially in the direction of an opening movement of the closing body of the pilot valve. This is achieved in a simple manner that the normally greater pressure at the second pressure port supports the opening of the pilot valve.
  • Figure 1 is a hydraulic circuit diagram of a valve device
  • valve device 1; 21; 81 shown in different views.
  • the valve device 1; 21; 81 comprises a main valve 2, which also functions as a check valve, depending on the design, and a pilot valve 3; 23; 83rd
  • the main valve 2 comprises a sealing element 6 that can be moved back and forth in an axial direction in a housing 4.
  • the term axial 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.
  • 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 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; 81 is shown.
  • the main flow valve 1; 21; 81 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; 81 connected.
  • the hydraulic pressure accumulator is connected to the second pressure port 12 of the valve device 1; 21; 81.
  • the pressure prevailing in the hydraulic accumulator is greater than the pressure at the outlet of the hydrostat, which is also known as hydraulic
  • valve device 1; 21; 81 By opening the valve device 1; 21; 81, the hydraulic accumulator is connected to the input or output of the valve device 1; 21; 81 connected hydraulic machine, and vice versa.
  • the valve device When the valve device is open to the valve device 1; 21; 81 connected hydraulic machine can be hydraulically driven from the accumulator.
  • the pressure accumulator can be opened when the valve device 1; 21; 81 hydraulically through to the valve device 1; 21; 81 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.
  • a pressure A is indicated, which corresponds to the pressure prevailing at the second pressure port of the valve device 1 shown in Figure 1.
  • the pressure A is the same pressure that prevails in the control chamber of the main valve. Therefore, the pressure A, which is indicated by the ellipse 24, also referred to as control chamber pressure.
  • the control chamber pressure 24 acts, as indicated by an arrow 25, on a valve seat diameter, which is indicated by an ellipse 26.
  • the valve seat diameter 26 is used to represent a valve seat of the pilot control valve 23.
  • the valve seat comprises a valve seat surface on which a closing body 28 of the pilot control valve 23 comes into sealing engagement with a hydraulic valve. see connection between the control room and a low-pressure room to interrupt.
  • the low-pressure space is a pressure chamber indicated by arrows 31, 32, in which, for example, the same pressure prevails as at the first pressure connection of the valve device 1 from FIG.
  • the pressure 31, 32 which is also referred to as pressure B, is generally smaller than the control chamber pressure 24.
  • An arrow 29 indicates an opening direction of the pilot valve 23.
  • the pilot valve 23 comprises a (not shown) magnetic means with which an armature 30 is actuated.
  • the armature 30 is combined with a driver device 34, which cooperates with an anchor part 35.
  • a stop 36 for the entrainment device 34 of the armature 30 is formed.
  • the driver device 34 can be realized constructively by means of a dowel screw.
  • the dowel screw can be screwed into the anchor, for example by means of a thread.
  • a dowel pin can be used, which is glued to the anchor.
  • Carrier device may also be connected by means of a press fit or by means of a cohesive connection, for example by laser welding, fixed to the armature.
  • the pilot valve 23 is shown in its closed position.
  • the closing body 28 closes the valve seat diameter 26.
  • the armature 30 or the entrainment device 34 is biased by a first spring means 41 against the opening direction 29 against the closing body 28.
  • a second spring means 42 is biased against the anchor part 35.
  • the armature 30 or the entrainment device 34 is spaced from the stop 36 of the armature part 35 by a preliminary stroke.
  • the forward stroke is indicated in Figure 2 by a double arrow 44.
  • An upwardly directed arrow 45 in FIGS. 2 to 7 indicates a magnetic force of the magnetic device which acts on the armature 30 or the driver device 34.
  • the biasing force of the first spring means 41 is, for example, seventy Newtons.
  • the spring force of the second spring means 42 is for example forty Newtons.
  • the magnetic force 45 is equal to zero. In FIG. 3, the magnetic force 45 is greater than the pretensioning force of the first spring device 41.
  • the closing body 28 follows the upwardly moving armature 30 and lifts off the valve seat diameter 26. In this case, the closing body 28 is lifted hydraulically due to the control chamber pressure 24 and pressed against the armature 30.
  • the anchor part 35 is pressure-permeable designed, so that between the armature 30 and the closing body 28, the same pressure as in the area of the arrows 31 and 32 prevails. Through appropriate through holes in the anchor part 35 a constant pressure equalization is ensured.
  • valve device 81 shown in FIGS. 5 to 7, the same reference numerals as in the valve device 21 shown in FIGS. 2 to 4 are used to designate the same or similar parts.
  • a baffle plate 90 is additionally attached to the anchor part 35 of the pilot valve 83.
  • arrows 91, 92 it is indicated that the flow forces 48, 49 additionally support the movement of the armature part 35 in the direction of the magnetic force 45 when the closing body 28 is opened.
  • a secure lifting of the closing body 28 can be made possible in a simple manner.
  • the closing body 28 supported by the flow forces 48, 49, which act on the baffle plate 90, safe from the valve seat diameter 26 lifts.
  • the closing body 28 finally comes to the armature 30 and the entrainment device 34 to the plant. Then the pilot valve 83 is fully opened.

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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, sind der Anker (30) oder eine Mitnehmereinrichtung (34) und der Schließkörper (28) des Vorsteuerventils (3) so mit einem Ankerteil (35) kombiniert, dass der Anker (30) und/oder die Mitnehmereinrichtung (34) ohne das Ankerteil (35) und ohne den Schließkörper (28) um einen Vorhub in einer Öffnungsrichtung des Vorsteuerventils (3) bewegbar sind/ist.

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 Hydraulikhybrikdantriebsstrangs. 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 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, dadurch gelöst, dass der Anker oder eine Mitnehmereinrichtung und der Schließkörper des Vorsteuerventils so mit einem Ankerteil kombiniert sind, dass der Anker und/oder die Mitnehmereinrichtung ohne das Ankerteil und ohne den
Schließkörper um einen Vorhub in einer Öffnungsrichtung des Vorsteuerventils bewegbar sind/ist. Der Vorhub ist relativ klein und beträgt zum Beispiel zwei bis drei Zehntel Millimeter. Eine Magnetkraft der Magneteinrichtung muss im Vorhub des Vorsteuerventils nur den Anker und/oder die Mitnehmereinrichtung bewegen. Dazu reicht eine relativ geringe Magnetkraft aus.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Ventileinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Ankerteil so mit dem Anker oder der Mitnehmereinrichtung gekoppelt ist, dass sich das Ankerteil nach dem Vorhub zusammen mit dem An- ker und/oder der Mitnehmereinrichtung in der Öffnungsrichtung des Vorsteuerventils bewegt. Nachdem der Vorhub überwunden ist, kann die Magneteinrichtung eine größere Magnetkraft bereitstellen, um das Vorsteuerventil vollständig zu öffnen. Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Ventileinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Anker oder die Mitnehmereinrichtung gegen eine erste Federeinrichtung vorgespannt ist. Die Vorspannkraft der ersten Federeinrichtung ist vorzugsweise so gewählt, dass sie im Vorhub von der Magneteinrichtung schnell und sicher überwunden werden kann. Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Ventileinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Ankerteil gegen eine zweite Federeinrichtung vorgespannt ist. Die Vorspannkraft der zweiten Federeinrichtung ist vorzugsweise kleiner als die Vorspannkraft der ersten Federeinrichtung. Dabei sind die Vorspannkräfte der beiden Federeinrichtungen vorzugsweise so gewählt, dass die von der Magneteinrichtung bereitgestellte Magnetkraft ausreicht, um das Vorsteuerventil nach dem Überwinden des Vorhubs schnell und sicher vollständig zu öffnen.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Ventileinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass an dem Ankerteil eine Prallplatte angebracht ist. Durch die Prallplatte können Strömungskräfte beim Öffnen des Vorsteuerventils vorteilhaft genutzt werden, um ein sicheres Abheben des Schließkörpers des Vorsteuerventils von einem Ventilsitz sicherzustellen.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Ventileinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Vorsteuerventil mit Druck öffnend ausgeführt ist. Am zweiten Druckanschluss der Ventileinrichtung herrscht normalerweise ein größerer Druck als an dem ersten Druckanschluss. Dieser größere Druck herrscht auch in einem Steuerraum im Inneren der Ventileinrichtung. Daher wird der Druck, der auch an dem zweiten Druckanschluss herrscht, auch als Steuerraumdruck bezeichnet. Der Steuerraumdruck kann durch das Öffnen des Vorsteuerventils gezielt abgesenkt werden, um das Hauptventil zu öffnen. Bei geöffnetem Hauptventil strömt Fluid vom zweiten Druckanschluss zum ersten Druckanschluss. Mit Druck öffnend bedeutet, dass der höhere Steuerraumdruck das Öffnen des Vorsteuerventils aktiv unterstützt. Der höhere Druck trägt also dazu bei, dass der Schließkörper des Vorsteuerventils sicher von seinem Ventilsitz abhebt.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Ventileinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Schließkörper des Vorsteuerventils in seiner Schließstellung einen Ventilsitzdurchmesser verschließt, in welchem der Schließkörper in seiner Schließstellung mit einem Druck beaufschlagt ist, der an dem zweiten Druckanschluss herrscht und der normalerweise größer als der Druck ist, der an dem ersten Druckanschluss herrscht. Der Schließkörper hat zum Beispiel die Gestalt einer Kugel. In der Schließstellung liegt der Schließkörper dichtend an einer Dichtfläche an, die den Ventilsitz darstellt. Beim Öffnen des Vorsteuerventils hebt der Schließkörper von der Dichtfläche ab. Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Ventileinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Schließkörper des Vorsteuerventils in einem Vor- steuerventilraum mit dem Druck beaufschlagt ist, der an dem ersten Druckan- schluss herrscht. Der Anker oder die Mitnehmereinrichtung und das Ankerteil ist vorteilhaft mit dem kleineren Druck beaufschlagt, der normalerweise an dem ersten Druckanschluss herrscht.
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 hydrauli- scher Druckspeicher angeschlossen. Zwischen den Ausgang des Hydrostaten und den hydraulischen Druckspeicher ist die erfindungsgemäße Ventileinrichtung geschaltet. Die Erfindung betrifft gegebenenfalls auch einen Hydraulikhybridantriebsstrang mit einer vorab beschriebenen Ventileinrichtung. Die Erfindung betrifft des Weiteren gegebenenfalls auch ein Verfahren zum Betreiben einer vorab beschriebenen Ventileinrichtung als Hauptstromventil in einem Hydraulikhybridantriebsstrang.
Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Vorsteuerventil, einen Schließkörper, einen Anker, ein Ankerteil und/oder eine Mitnehmereinrichtung für eine vorab be- schriebene 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.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Strömungspfad des Vorsteuerventils im Wesentlichen in Richtung einer Öffnungsbewegung des Schließkörpers des Vorsteuerventils verläuft. Dadurch wird auf einfache Art und Weise erreicht, dass der normalerweise größere Druck am zweiten Druckanschluss das Öffnen des Vorsteuerventils unterstützt. 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:
Figur 1 einen Hydraulikschaltplan einer Ventileinrichtung; die
Figuren ein Ausführungsbeispiel einer Ventileinrichtung mit einem mit
2 bis 4 Druck öffnendem Vorsteuerventil im Längsschnitt und die
Figuren eine ähnliche Ventileinrichtung wie in den Figuren 2 bis 4 mit
5 bis 7 einer zusätzlichen Prallplatte.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
In den Figuren 1 bis 7 ist eine Ventileinrichtung 1 ; 21 ; 81 in verschiedenen Ansichten dargestellt. Die Ventileinrichtung 1 ; 21 ; 81 umfasst ein Hauptventil 2, das je nach Ausführung auch als Rückschlagventil funktioniert, und ein Vorsteuerventil 3; 23; 83.
Das Hauptventil 2 umfasst ein in einem Gehäuse 4 in axialer Richtung hin und her bewegbar geführtes Dichtelement 6. Der Begriff axial 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 Hauptsteuerraum 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 ; 81 dargestellt wird. Das Hauptstromventil 1 ; 21 ; 81 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 ; 81 angeschlossen. An den zweiten Druckanschluss 12 der Ventileinrichtung 1 ; 21 ; 81 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 ; 81 wird der hydraulische Druckspeicher mit dem Eingang oder Ausgang der an die Ventileinrichtung 1 ; 21 ; 81 angeschlossenen hydraulischen Maschine verbunden, und umgekehrt. Bei geöffneter Ventileinrichtung kann die an die Ventileinrichtung 1 ; 21 ; 81 angeschlossene Hydraulikmaschine aus dem Druckspeicher hydraulisch angetrieben werden. Des Weiteren kann der Druckspeicher bei geöffneter Ventil- einrichtung 1 ; 21 ; 81 hydraulisch durch die an die Ventileinrichtung 1 ; 21 ; 81 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 2 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 A angedeutet, der dem Druck entspricht, der an dem zweiten Druckanschluss der in Figur 1 dargestellten Ventileinrichtung 1 herrscht.
Bei dem Druck A handelt es sich um den gleichen Druck, der auch im Steuerraum des Hauptventils herrscht. Daher wird der Druck A, der durch die Ellipse 24 angedeutet ist, auch als Steuerraumdruck bezeichnet. Der Steuerraumdruck 24 wirkt, wie durch einen Pfeil 25 angedeutet ist, auf einen Ventilsitzdurchmesser, der durch eine Ellipse 26 angedeutet ist.
Der Ventilsitzdurchmesser 26 dient zur Darstellung eines Ventilsitzes des Vorsteuerventils 23. Der Ventilsitz umfasst eine Ventilsitzfläche, an der ein Schließkörper 28 des Vorsteuerventils 23 dichtend zur Anlage kommt, um eine hydrauli- sehe Verbindung zwischen den Steuerraum und einem Niederdruckraum zu unterbrechen.
Als Niederdruckraum wird ein durch Pfeile 31 , 32 angedeuteter Druckraum be- zeichnet, in welchem zum Beispiel der gleiche Druck wie an dem ersten Druck- anschluss der Ventileinrichtung 1 aus Figur 1 herrscht. Der Druck 31 , 32, der auch als Druck B bezeichnet wird, ist in der Regel kleiner als der Steuerraumdruck 24. Durch einen Pfeil 29 ist eine Öffnungsrichtung des Vorsteuerventils 23 angedeutet.
Das Vorsteuerventil 23 umfasst eine (nicht dargestellte) Magneteinrichtung, mit der ein Anker 30 betätigbar ist. Der Anker 30 ist mit einer Mitnehmereinrichtung 34 kombiniert, die mit einem Ankerteil 35 zusammenwirkt. An dem Ankerteil 35 ist ein Anschlag 36 für die Mitnehmereinrichtung 34 des Ankers 30 ausgebildet.
Die Mitnehmereinrichtung 34 kann konstruktiv mit Hilfe einer Passschraube realisiert werden. Die Passschraube kann zum Beispiel mit Hilfe eines Gewindes in dem Anker eingeschraubt werden. Anstelle der Passschraube kann aber auch ein Passstift verwendet werden, der mit dem Anker verklebt wird. Die
Mitnehmereinrichtung kann auch mittels einer Presspassung oder mittels einer stoffschlüssigen Verbindung, zum Beispiel durch Laserschweißen, fest mit dem Anker verbunden sein.
In Figur 2 ist das Vorsteuerventil 23 in seiner Schließstellung dargestellt. Der Schließkörper 28 verschließt den Ventilsitzdurchmesser 26. Der Anker 30 beziehungsweise die Mitnehmereinrichtung 34 ist durch eine erste Federeinrichtung 41 entgegen der Öffnungsrichtung 29 gegen den Schließkörper 28 vorgespannt. Eine zweite Federeinrichtung 42 ist gegen das Ankerteil 35 vorgespannt. In der Schließstellung des Schließkörpers 28 ist der Anker 30 beziehungsweise die Mitnehmereinrichtung 34 um einen Vorhub von dem Anschlag 36 des Ankerteils 35 beabstandet. Der Vorhub ist in Figur 2 durch einen Doppelpfeil 44 angedeutet. Durch einen nach oben gerichteten Pfeil 45 ist in den Figuren 2 bis 7 eine Magnetkraft der Magneteinrichtung angedeutet, die auf den Anker 30 bezie- hungsweise die Mitnehmereinrichtung 34 wirkt. Die Vorspannkraft der ersten Federeinrichtung 41 beträgt zum Beispiel siebzig Newton. Die Federkraft der zweiten Federeinrichtung 42 beträgt zum Beispiel vierzig Newton. In Figur 2 ist die Magnetkraft 45 gleich Null. In Figur 3 ist die Magnetkraft 45 größer als die Vorspannkraft der ersten Federeinrichtung 41.
Durch die Magnetkraft 45 werden der Anker 30 und die Mitnehmereinrichtung 34 nach oben gezogen. Der Schließkörper 28 folgt dem sich nach oben bewegenden Anker 30 und hebt von dem Ventilsitzdurchmesser 26 ab. Dabei wird der Schließkörper 28 aufgrund des Steuerraumdrucks 24 hydraulisch angehoben und gegen den Anker 30 gedrückt.
Das Ankerteil 35 ist druckdurchlässig gestaltet, so dass zwischen dem Anker 30 und dem Schließkörper 28 der gleiche Druck wie im Bereich der Pfeile 31 und 32 herrscht. Durch entsprechende Durchgangslöcher in dem Ankerteil 35 wird ein ständiger Druckausgleich sichergestellt.
In Figur 4 ist der Vorhub überwunden und der Anker 30 beziehungsweise die Mitnehmereinrichtung 34 kommt in Anlage an dem Anschlag 36 des Ankerteils 35. Mit steigender Druckdifferenz zwischen dem Steuerraumdruck 24 und dem Niederdruck 31 , 32 wird die Öffnungsbewegung des Vorsteuerventils 23 beschleunigt. Durch Pfeile 48, 49 sind in Figur 4 Strömungskräfte angedeutet, die das Öffnen des Schließkörpers 28 in der Öffnungsrichtung 29 unterstützen.
Bei der in den Figuren 5 bis 7 dargestellten Ventileinrichtung 81 werden zur Be- Zeichnung gleicher oder ähnlicher Teile die gleichen Bezugszeichen wie bei der in den Figuren 2 bis 4 dargestellten Ventileinrichtung 21 verwendet. Bei der Ventileinrichtung 81 ist zusätzlich eine Prallplatte 90 an dem Ankerteil 35 des Vorsteuerventils 83 angebracht. Durch Pfeile 91 , 92 ist angedeutet, dass die Strömungskräfte 48, 49 beim Öffnen des Schließkörpers 28 die Bewegung des Ankerteils 35 nach oben in Richtung der Magnetkraft 45 zusätzlich unterstützen. Dadurch kann auf einfache Art und Weise ein sicheres Abheben des Schließkörpers 28 ermöglicht werden. In den Figuren 6 und 7 ist angedeutet, wie der Schließkörper 28, unterstützt durch die Strömungskräfte 48, 49, die auf die Prallplatte 90 wirken, sicher von dem Ventilsitzdurchmesser 26 abhebt. In Figur 7 kommt der Schließkörper 28 schließlich an dem Anker 30 beziehungsweise der Mitnehmereinrichtung 34 zur Anlage. Dann ist das Vorsteuerventil 83 vollständig geöffnet.

Claims

Ansprüche
1 . Ventileinrichtung mit einem Hauptventil (2) und einem Vorsteuerventil
(3;23;83), das einen Schließkörper (28) umfasst, der durch eine Magneteinrichtung mit einem Anker (30) betätigbar ist, um einen ersten Druckan- schluss (1 1 ) der Ventileinrichtung (1 ;21 ;81 ) mit einem zweiten Druckan- schluss (12) der Ventileinrichtung (1 ;21 ;81 ) zu verbinden, dadurch gekennzeichnet, dass der Anker (30) oder eine Mitnehmereinrichtung (34) und der Schließkörper (28) des Vorsteuerventils (3;23;83) so mit einem Ankerteil (35) kombiniert sind, dass der Anker (30) und/oder die Mitnehmereinrichtung (34) ohne das Ankerteil (35) und ohne den Schließkörper (28) um einen Vorhub in einer Öffnungsrichtung des Vorsteuerventils (3;23;83) bewegbar sind/ist.
2. Ventileinrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Ankerteil (35) so mit dem Anker (30) oder der Mitnehmereinrichtung (34) ge- koppelt ist, dass sich das Ankerteil (35) nach dem Vorhub zusammen mit dem Anker (30) und/oder der Mitnehmereinrichtung (34) in der Öffnungsrichtung des Vorsteuerventils (3; 23; 83) bewegt.
3. Ventileinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge- kennzeichnet, dass der Anker (30) oder die Mitnehmereinrichtung (34) gegen eine erste Federeinrichtung (41 ) vorgespannt ist.
4. Ventileinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ankerteil (35) gegen eine zweite Federeinrichtung (42) vorgespannt ist.
5. Ventileinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Ankerteil (35) eine Prallplatte (90) angebracht ist.
6. Ventileinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorsteuerventil (3;23;83) mit Druck öffnend ausgeführt ist.
7. Ventileinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schließkörper (28) des Vorsteuerventils (3;23;83) in seiner Schließstellung einen Ventilsitzdurchmesser (26) verschließt, in welchem der Schließkörper (28) in seiner Schließstellung mit einem Druck beaufschlagt ist, der an dem zweiten Druckanschluss (12) herrscht und der normalerweise größer als der Druck ist, der an dem ersten Druckanschluss (1 1 ) herrscht.
8. Ventileinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schließkörper (28) des Vorsteuerventils (3; 23; 83) in einem Vorsteuerventilraum mit dem Druck beaufschlagt ist, der an dem ersten Druckanschluss (1 1 ) herrscht.
9. Ventileinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventileinrichtung (1 ;21 ;81 ) als Hauptstromventil für einen Hydraulikhybridantriebsstrang ausgeführt ist.
10. Vorsteuerventil (3;23;83), Schließkörper (28), Anker (30), Ankerteil (35) und/oder Mitnehmereinrichtung (34) für eine Ventileinrichtung (1 ;21 ;81 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
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