WO2018095748A1

WO2018095748A1 - Durchflussbegrenzungsventil und hydraulikanordnung

Info

Publication number: WO2018095748A1
Application number: PCT/EP2017/078992
Authority: WO
Inventors: Joerg Meissner; Jacques Prost
Original assignee: GETRAG B.V. & Co. KG
Priority date: 2016-11-22
Filing date: 2017-11-13
Publication date: 2018-05-31
Also published as: DE102016122506A1

Abstract

Durchflussbegrenzungsventil (10) mit einem Käfig (12), der in einen Fluidkanal (18) einsetzbar ist und der ein erstes axiales Ende (22) und ein zweites axiales Ende (24) aufweist, und mit einem Sperrelement (14), das an dem Käfig (12) zwischen einer Sperrposition (SP) und einer Freigabeposition (FP) bewegbar ist, wobei der Käfig (12) so ausgebildet ist, dass in der Freigabeposition (FP) des Sperrelementes (14) das erste und das zweite axiale Ende (22, 24) über einen ersten Durchlass (26) und einen zweiten Durchlass (28) miteinander verbunden sind, wobei der erste Durchlass (26) einen ersten Durchflussquerschnitt (A1) definiert, wobei der zweite Durchlass (28) einen zweiten Durchflussquerschnitt (A2) definiert, und wobei der Käfig (12) ferner so ausgebildet ist, dass in der Sperrposition (SP) des Sperrelementes (14) das erste axiale Ende (22) und das zweite axiale Ende (24) nur über den zweiten Durchlass (28) miteinander verbunden sind. Dabei ist der zweite Durchlass (28) durch einen einzelnen Kanal gebildet.

Description

Dorchflussbeg renzungsvenf il und H vdraulikanordnung

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein Durchflussbegrenzungsventil mit einem Käfig, der in einen Fluidkanal einsetzbar ist und der ein erstes axiales Ende und ein zweites axiales Ende aufweist, und mit einem Sperrelement, das an dem Käfig zwischen einer Sperrposi- tion und einer Freigabeposition bewegbar ist, wobei der Käfig so ausgebildet ist, dass in der Freigabeposition des Sperrelementes das erste und das zweite axiale Ende über einen ersten Durchläse und einen zweiten Durchlass miteinander verbunden sind, wobei der erste Durchlass einen ersten Durchflussquerschnitt definiert, wobei der zweite Durchlass einen zweiten Durchflussquerschnitt definiert, und wobei der Käfig ferner so ausgebildet ist, dass in der Sperrposition des Sperrelementes das erste axiale Ende und das zweite axiale Ende nur über den zweiten Durchlass miteinander verbunden sind.

[0002] Ferner betrifft die vorliegende Erfindung eine Hydraulikanordnung mit einer

Fluidversorgungseinrichtung, mit einem hydraulischen Verbraucher und mit einem Durchflussbegrenzungsventil der oben angegebenen Art. Durchflussbegrenzungsventile sind passive Ventile, die ausschließlich aufgrund der an dem Ventil vorhandenen Druckverhältnisse angesteuert und umgeschaltet werden.

Typischerweise werden solche Durchflussbegrenzungsventile aufgrund eines Staudruckes an einem axialen Ende betätigt, wobei der Staudruck das Sperrelement aus einer Freigabeposition in eine Sperrposition bewegt.

Beispielsweise ist es aus dem Dokument EP 1 653 311 A1 bekannt, eine Strömungsrate innerhalb eines Kanalabschnittes automatisch mittels einer Klappe zu regeln, die über eine Betätigungskomponente betätigt wird, die wiederum in eine Freigabeposition vorgespannt ist und durch die Kraft einer Flüssigkeitsströmung axial betätigbar ist, um die Klappe aus der Freigabeposition in Richtung einer Sperrposition zu bewegen.

Ferner ist es aus dem Dokument DE 10 2007 023 858 A1 bekannt, in einem Gehäuse einer Kühlmittelpumpe für einen Kühlkreislauf einer Brennkraftmaschine ein druckseitig angeordnetes, förderleistungsabhängig wirksames Durchflussbegrenzungsventil anzuordnen, wobei das Durchflussbegrenzungsventil ein Kugelventil mit einem Käfig und einer darin angeordneten, Schwerkraft- und förderleistungsabhängig beaufschlagten Kugel ist.

Aufgrund Gravitation befindet sich die Kugel generell in einer Freigabeposition, bei der Fluid durch eine Mehrzahl von ersten Öffnungen und durch eine zweite zentrale Öffnung strömen kann. Bei steigendem Fluiddruck wird die Kugel in eine Sperrposition bewegt, in der die Kugel die zweite Öffnung verschließt. In dieser Position kann Fluid nur noch durch die exzentrisch zu der zweiten Öffnung angeordnete Mehrzahl von ersten Öffnungen strömen. Hierdurch kann erreicht werden, dass ein Fahrzeugkühlsystem nicht unnötig mit höheren Drücken beaufschlagt wird, wie es insbesondere auftreten kann, wenn die Kühlmittelpumpe von einem Verbrennungsmotor angetrieben wird und dieser in höheren Drehzahlbereichen betrieben wird.

Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes

Durchflussbegrenzungsventil sowie eine verbesserte Hydraulikanordnung anzu Die obige Aufgabe wird bei dem eingangs genannten Durchflussbegrenzungsventil gemäß einem Aspekt der Erfindung dadurch gelöst, dass der erste Durchlass durch eine Ventilöffnung eines Ventilsitzes gebildet ist, wobei der zweite Durchlass durch wenigstens eine radiale Ausnehmung an der Ventilöffnung gebildet ist..

Durch diese Maßnahme wird erreicht, dass der erste Durchlass auf konstruktiv einfache Weise durch eine Ventilöffnung gebildet sein kann. Mit anderen Worten wird der erste Durchlass geöffnet, wenn das Sperrelement von dem Ventilsitz abgehoben ist und folglich die Ventilöffnung freigibt. Andererseits wird die Sperrposition eingerichtet, wenn das Sperrelement an dem Ventilsitz anliegt und damit die Ventil Öffnung schließt.

Der zweite Durchlass ist dabei durch wenigstens eine radiale Ausnehmung an der Ventilöffnung gebildet. Der zweite Durchlass kann folglich auf konstruktiv einfache Weise realisiert werden, wobei der erste Durchlass und der zweite Durchlass einen gemeinsamen Durchlass bilden, wenn das Sperrelement in der Freigabeposition ist. In der Sperrposition kann Fluid an dem Sperrelement vorbei durch den zweiten Durchlass strömen.

Der zweite Durchlass kann durch eine einzelne radiale Ausnehmung gebildet sein, die einen einzelnen Kanal bildet. Der zweite Durchlass kann jedoch auch durch eine Mehrzahl von über den Umfang der Ventilöffnung verteilt angeordneten radialen Ausnehmungen gebildet sein, die folglich gemeinsam den zweiten Durchlass bilden.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform, die in Verbindung mit dem Oberbegriff des Anspruchs 1 eine eigene Erfindung darstellt, ist der zweite Durchlass durch einen einzelnen Kanal gebildet.

Hierdurch wird erreicht, dass in der Sperrposition des Sperrelementes das von einer Fluidversorgungseinrichtung bereitgestellte Fluid ausschließlich durch den einzelnen Kanal strömt. Dieser kann dabei hinsichtlich seines Querschnittes so angepasst werden, dass Ablagerungen oder Fremdkörper dann gezielt mitgerissen werden und sich nicht anlagern können. Der zweite Durchflussquerschnitt des zweiten Durchlasses, der durch den einzelnen Kanal gebildet ist, ist kleiner als die Summe des ersten Durchflussquerschnittes und des zweiten Durchflussquerschnittes und folglich kleiner als ein Gesamtdurchflussquerschnitt des Durchflussbegrenzungsventils in der Freigabeposition. Ferner ist der den zweiten Durchlass bildende einzelne Kanal vorzugweise so ausgebildet, dass er einen festen, nicht variablen Durchflussquerschnitt hat.

Das Durchflussbegrenzungsventil ist folglich vorzugsweise ausschließlich zwischen zwei Zuständen umschaltbar. Der erste Durchlass und der zweite Durchlass sind ferner vorzugsweise räumlich voneinander getrennt.

Durch die Maßnahme, das Sperrelement in einem Käfig zu führen, ergibt sich die

Möglichkeit, das Sperrelement selbst in der Freigabeposition zu umspülen, so dass auch in der Freigabeposition Anlagerungen von Fremdkörpern verhindert werden können.

Folglich kann ein Verklemmen oder Verschmutzen des Durchflussbegrenzungsventils verringert oder verhindert werden.

Durch die Maßnahme, ein Sperrelement an einem Käfig zu lagern, können zudem Kontaktflächen reduziert werden und die Möglichkeit für Fremdkörper- oder Schmutzablagerungen kann verringert werden.

Das Sperrelement wird vorzugsweise axial zwischen der Sperrposition und der

Freigabeposition bewegt. In der Freigabeposition ist das Sperrelement vorzugsweise benachbart zu dem ersten axialen Ende, das vorzugsweise mit einer Druckseite, also mit einer Fluidversorgungseinrichtung oder dergleichen verbunden ist. Das zweite axiale Ende ist vorzugsweise mit einem hydraulischen Verbraucher verbunden.

Das Sperrelement wird bei dem erfindungsgemäßen Durchflussbegrenzungsventil vorzugsweise aufgrund eines Staudruckes im Bereich des ersten axialen Endes des Käfigs bewegt, und zwar vorzugsweise aus der Freigabeposition in die Sperrposition. Bei erhöhtem Staudruck an dem ersten axialen Ende wird folglich der erste Durchlass mittels des Sperrelementes geschlossen, so dass Fluid nur noch über den zweiten Durchlass in Richtung des zweiten axialen Endes strömen kann.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform, die in Verbindung mit dem

Oberbegriff des Anspruchs 1 , eine eigene Erfindung gemäß einem zweiten Aspekt darstellt, ist ein den zweiten Durchlass bildender Kanal in Gravitationsrichtung unten angeordnet, so dass in einem unteren Bereich des Fluidkanals vorhandene Fremdkörper axial in Richtung hin zu dem zweiten Ende ausgespült werden können.

Bei dem zweiten Aspekt der Erfindung wird vorteilhafterweise erreicht, dass sich in einem unteren Bereich eines Fluidkanals aufgrund Gravitation vorhandener Fremdkörper oder Ablagerungen in optimaler Weise herausgespült werden können, so dass vermieden werden kann, dass diese Fremdkörper die Funktion des Durchflussbegrenzungsventils beeinträchtigen.

Insbesondere dann, wenn nur ein einzelner Kanal den zweiten Durchlass bildet, kann hierdurch in dem einzelnen Kanal eine relativ hohe Strömungsgeschwindigkeit eingerichtet werden, so dass das Ausspülen begünstigt werden kann.

Der den zweiten Durchlass bildende Kanal kann ein kreisförmiger oder ein polygonaler Kanal sein, was die Querschnittsform angeht.

Vorzugsweise weist der den zweiten Durchlass bildenden Kanal jedoch im Querschnitt eine Kreissegmentform auf.

Die Kreissegmentform dieses Kanals ist folglich durch einen Kreisbogen und eine

Kreissehne begrenzt.

Der den zweiten Durchlass bildende Kanal kann folglich teilweise durch den Käfig gebildet werden, der in diesem Fall vorzugsweise die Kreissehne der Kreissegmentform bildet. Der Kreisbogen der Kreissegmentform wird vorzugsweise durch den Fluidkanal selbst gebildet.

[0029] Der den zweiten Durchlass bildende Kanal ist in diesem Fall folglich nach der Art einer

"Rinne" im unteren Bereich des Fluidkanals ausgebildet.

[0030] Sofern vorliegend die Begriffe "unten" oder "oben" verwendet werden, so beziehen sich diese Begriffe generell auf die Gravitationsrichtung, soweit nichts anderes erwähnt ist.

[0031] Das Sperrelement kann ein Teller sein, der in der Sperrposition an einem Tellerventilsitz anliegt.

[0032] Von besonderem Vorzug ist es jedoch, wenn das Sperrelement eine Kugel ist.

[0033] In diesem Fall ist ein Ventilsitz insbesondere durch eine Öffnung in dem Käfig gebildet, gegen die die Kugel in der Sperrposition in Anlage kommt. Die Öffnung ist vorzugsweise ist eine zentrale Öffnung, die konzentrisch zu einer Längsachse des Käfigs ausgebildet ist.

[0034] Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das Sperrelement mittels einer

Feder in die Freigabeposition vorgespannt.

[0035] Hierdurch kann unabhängig von der Lage des Durchflussbegrenzungsventils (bspw.

eingebaut in einem Kraftfahrzeug, das an einer Steigung steht oder dergleichen) eine definierte Umschaltung aufgrund eines Staudruckes erfolgen, wie es bei einer durch Gravitation "vorgespannten" Ventilanordnung nicht möglich ist.

[0036] Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform erstreckt sich die Feder durch eine axiale Öffnung in dem Käfig hindurch, wobei die axiale Öffnung den ersten Durchlass bildet. [0037] Durch diese Maßnahme kann gewährleistet werden, dass durch den ersten Durchlass hindurch strömendes Fluid auch die Feder umspült. Hierdurch kann erreicht werden, dass auch im Bereich der Feder das Anhaften von Fremdkörpern oder dergleichen verringert bzw. verhindert werden kann.

[0038] Die axiale Öffnung, die den ersten Durchlass bildet, bildet vorzugsweise einen Ventilsitz für ein kugelförmiges Sperrelement.

[0039] Generell kann das Verhältnis der Durchflussquerschnitte beliebig ausgestaltet sein.

[0040] Besonders bevorzugt ist es jedoch, wenn der erste Durchflussquerschnitt größer ist als der zweite Durchflussquerschnitt.

[0041] Ferner ist es gemäß einer weiteren Ausführungsform bevorzugt, wenn in das

Durchflussbegrenzungsventil eine Dämpfungseinrichtung integriert ist, die dazu ausgebildet ist, eine Bewegung des Sperrelementes zu dämpfen.

[0042] Durch diese Maßnahme ist es möglich, unerwünschte Schwingungen des Sperrelementes zu verringern oder zu vermeiden. Hierdurch ergibt sich ein verbessertes NVH-Verhalten und eine definierte Funktionalität.

[0043] Bei der erfindungsgemäßen Hydraulikanordnung ist es von besonderem Vorzug, wenn die

Fluidversorgungseinrichtung eine mittels eines Elektromotors angetriebene Pumpe aufweist, wobei das Durchflussbegrenzungsventil zwischen einem Druckanschluss der Pumpe und dem hydraulischen Verbraucher angeordnet ist.

[0044] Besonders bevorzugt ist es, wenn an den Druckschluss der Pumpe ein zweiter (weiterer) hydraulischer Verbraucher angeschlossen ist.

[0045] In diesem Fall kann durch Verändern der Drehzahl des Elektromotors und folglich durch

Verändern des an dem Druckanschluss bereitgestellten Fluiddruckes ein Umschalten des Durchflussbegrenzungsventils derart eingeleitet werden, dass entweder dem einen hydraulischen Verbraucher oder dem anderen hydraulischen Verbraucher jeweils mehr Hydraulikfluid pro Zeiteinheit (eine größere Durchflussmenge) zur Verfügung gestellt wird.

Hierdurch ist es möglich, die Hydraulikanordnung so zu realisieren, dass mit einer Pumpe zwei hydraulische Verbraucher versorgt werden, die je nach Bedarf mehr oder weniger Hydraulikfluid erhalten. Der erste hydraulische Verbraucher, der über das Durchflussbe- grenzungsventil an die Pumpe angeschlossen ist, ist vorzugsweise eine elektrische Antriebsmaschine eines Kraftfahrzeug-Antriebsstranges. Der weitere hydraulische Verbraucher ist vorzugsweise eine nasslaufende Lamellenkupplung des Antriebsstranges.

Je nach Ausführungsform kann mit der Erfindung wenigstens einer der folgenden Vorteile gelöst werden.

Durch das Führen einer Kugel in einem Käfig ergibt sich die Möglichkeit, das

Sperrelement und ggf. weitere Elemente zu umspülen. Durch die Maßnahme, einen einzelnen Kanal unten anzuordnen, können Verschmutzungspartikel oder Anlagerungen entfernt bzw. ausgespült werden.

Generell erlaubt es die Erfindung, einen Volumenstrom am unteren Boden des Ventils zum Spülen von Partikeln zu realisieren, bei gleichzeitiger Reduzierung einer Schieberkontaktfläche.

Generell ist eine volumenstromabhängige Verteilung von Hydraulikfluid, insbesondere Kühlöl realisierbar.

Aufgrund des Spülvolumenstromes kann ein Verklemmen und/oder Verschmutzen verringert oder verhindert werden. Das vorteilhafte Kugeldesign reduziert Kontaktflächen und reduziert ferner die Möglichkeit für Schmutzablagerungen.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.

[0053] Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Längsschnittansicht durch ein Durchflussbegrenzungsventil gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 2 eine Schnittansicht entlang der Linie II-II der Fig. 1 ;

Fig. 3 eine Schnittansicht entlang der Linie III-III der Fig. 1 ;

Fig. 4 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Hydraulikanordnung;

Fig. 5 ein Diagramm von Volumenstrom (bspw. in l/min) über einer Drehzahl n eines Antriebsmotors einer Pumpe eines Fluidversorgungseinrichtung;

Fig. 6 eine der Fig. 3 vergleichbare Darstellung einer weiteren Ausführungsform eines Durchflussbegrenzungsventils in einer Freigabeposition;

Fig. 7 das Durchflussbegrenzungsventil in einer Sperrposition; und

Fig. 8 eine der Fig. 6 vergleichbare Darstellung einer modifizierten Ausführungsform des Durchflussbegrenzungsventils der Fig. 6 und 7.

[0054] In den Figuren 1 bis 3 ist in schematischer Form ein Durchflussbegrenzungsventil

dargestellt und mit 10 bezeichnet. Das Durchflussbegrenzungsventil 10 weist einen Käfig 12 auf, der aus Metall hergestellt sein kann, jedoch vorzugsweise aus einem Kunststoff hergestellt ist. Ferner beinhaltet das Durchflussbegrenzungsventil 10 ein Sperrelement 14, das in vorteilhafter Weise hier als Kugel ausgebildet ist. Das Sperrelement 14 kann aus Metall hergestellt sein, kann jedoch auch aus Kunststoff hergestellt sein.

Der Käfig 12 ist in einem Gehäuse 16 des Durchflussbegrenzungsventils 10 angeordnet. Das Gehäuse 16 kann ein dediziertes Gehäuse des Durchflussbegrenzungsventils 10 sein. Das Gehäuse 16 kann jedoch auch Teil einer Hydraulikanordnung, bspw. einer Hydraulikplatte oder dergleichen sein.

[0057] In dem Gehäuse 16 ist ein Fluidkanal 18 ausgebildet, der vorzugsweise einen kreisrunden

Querschnitt hat. Der Käfig 12 ist in den Fluidkanal 18 eingesetzt.

[0058] Das Durchflussbegrenzungsventil 10 beinhaltet ferner eine Feder 20, mittels der das

Sperrelement 14 in eine Freigabeposition FP vorgespannt ist. Generell ist das Sperrelement 14 an dem Käfig 12 zwischen dieser Freigabeposition FP und einer in Fig. 1 gestrichelt dargestellten Sperrposition SP verschieblich gelagert.

Der Käfig 12 weist ein erstes axiales Ende 22 auf, das vorzugsweise mit einer Fluidversorgungseinrichtung verbindbar ist, und weist ein gegenüberliegendes zweites axiales Ende 24 auf, das vorzugsweise mit einem hydraulischen Verbraucher verbunden ist.

Der Käfig 12 weist einen ersten Durchlass 26 auf. In der Freigabeposition FP des

Sperrelementes 14 ist das erste axiale Ende 22 über den ersten Durchlass 26 mit dem zweiten axialen Ende 24 fluidisch verbunden. In der Sperrposition SP ist der erste Durchlass 26 geschlossen bzw. gesperrt.

[0061] Der Käfig 12 definiert ferner einen zweiten Durchlass 28, der unabhängig von der Position des Sperrelementes 14 das erste axiale Ende 22 mit dem zweiten axialen Ende 24 verbindet. [0062] Der erste Durchlass 26 weist einen ersten Durchflussquerschnitt A_t auf (siehe Fig. 3). Der zweite Durchlass 28 weist einen zweiten Durchflussquerschnitt A₂ auf (siehe Fig. 3).

[0063] Der Käfig 12 weist einen ersten Zylinderabschnitt 30 auf, dessen Außendurchmesser kleiner ist als der Innendurchmesser des Fluidkanals 18 und dessen Innendurchmesser größer ist als der Außendurchmesser des Sperrelementes 14. Das Sperrelement 14 ist innerhalb des ersten Zylinderabschnittes 30 axial verschieblich gelagert. Benachbart zu dem ersten axialen Ende 22 erstreckt sich von dem ersten Zylinderabschnitt 30 ein ringförmiger Axialanschlag 32 radial nach innen, gegen den das Sperrelement 14 mittels der Feder 20 in die Freigabeposition FP angedrückt wird.

[0064] Im Bereich des zweiten axialen Endes 24 ist der erste Zylinderabschnitt 30 mit einer

Radialwand 34 verbunden, die sich in Radialrichtung erstreckt und generell einen Außendurchmesser aufweist, der dem Innendurchmesser des Fluidkanals 18 entspricht. Die Radialwand 34 ist im Querschnitt in Fig. 3 dargestellt.

[0065] Es ist zu erkennen, dass in der Radialwand 34 ein Ventilsitz 33 für das kugelförmige

Sperrelement 14 in der Sperrposition SP ausgebildet ist, der eine zentrale Ventilöffnung 36 aufweist, die den ersten Durchlass bildet, wie es in Fig. 1 angedeutet ist.

[0066] Der Käfig 12 weist ferner einen zweiten Zylinderabschnitt 35 auf, der sich von der

Radialwand 34 in die entgegengesetzte axiale Richtung erstreckt. Der zweite Zylinderabschnitt 35 mündet in die Öffnung 36 in der Radialwand 34.

[0067] Die Feder 20 ist als Schraubenfeder 38 ausgebildet. Die Schraubenfeder 38 weist einen

Außendurchmesser auf, der kleiner ist als ein Innendurchmesser des zweiten Zylinderabschnittes 35 und kleiner ist als ein Durchmesser der Öffnung 36. Die Schraubenfeder 38 erstreckt sich in den zweiten Zylinderabschnitt 35 hinein und stützt sich axial an dem Käfig 12 ab, vorzugsweise an einer radialen Abschlusswand 39, deren Durchmesser dem Innendurchmesser des Fluidkanals 18 entspricht. Wie es in Fig. 1 zu sehen ist, erstreckt sich die Schraubenfeder 38 in der Freigabeposition FP in axialer Richtung aus dem zweiten Zylinderabschnitt 35 und aus der Öffnung 36 hinaus und in den ersten Zylinderabschnitt 30 hinein, wo die Schraubenfeder 38 an dem Sperrelement 14 anliegt. In der Sperrposition SP wird die Schraubenfeder 38 vollständig in den zweiten Zylinderabschnitt 35 hinein komprimiert.

[0069] Ein Außendurchmesser des zweiten Zylinderabschnittes 35 ist vorzugsweise kleiner als ein Außendurchmesser des ersten Zylinderabschnittes 30.

[0070] Eine Dämpfungseinrichtung 40 kann bspw. durch ein sich in radialer Richtung

erstreckendes tellerförmiges Element gebildet sein, das mit dem Sperrelement 14 starr verbunden ist und das in einem mittleren Bereich der Feder, insbesondere koaxial innerhalb einer schraubenförmigen Feder 38 angeordnet ist.

In dem ersten Zylinderabschnitt 30 ist eine Mehrzahl von Fluidöffnungen 42 ausgebildet. Von der Seite des ersten axialen Endes 22 zuströmendes Fluid kann in der Freigabeposition FP zunächst in einen Zwischenraum zwischen dem Au en umfang des ersten Zylinderabschnittes 30 und dem Innenumfang des Fluidkanals 18 strömen und dann durch die Fluidöffnungen 42 in den Innenraum des ersten Zylinderabschnittes 30 hinein, und dabei vorzugsweise an dem Sperrelement 14 vorbei in Richtung hin zu der Öffnung 36 und in den zweiten Zylinderabschnitt 35 hinein.

Der zweite Zylinderabschnitt 35 weist ebenfalls eine Mehrzahl von radialen

Durchgangsöffnungen 44 auf, durch die hindurch das über die Öffnung 36 zuströmende Fluid radial in einen Außenbereich zwischen dem Außen umfang des zweiten Zylinderabschnittes 35 und dem Innenumfang des Fluidkanals 18 strömen kann. Von diesem Bereich aus kann das Fluid entweder in axialer Richtung weiter durch eine Öffnung in der Abschlusswand 39 hindurch strömen, oder aber, wie es in Fig. 1 dargestellt ist, in radialer Richtung nach außen über eine Fluidöffnung 46 in dem Gehäuse 16.

[0073] Die Strömungsrichtung des Fluides ist dabei in Fig. 1 durch Pfeile 50 angedeutet. In Fig. 1 ist auch zu erkennen, dass unabhängig von der Axialposition des Sperrelementes 14 immer eine gewisse Fluidmenge über den zweiten Durchlass 28 in Richtung des Außen- umfangsraumes um den zweiten Zylinderabschnitt 35 herum strömen kann.

Der zweite Durchlass 28 ist in Gravitationsrichtung unten angeordnet und bildet eine Rinne, durch die hindurch Fremdkörper gespült werden können, so dass diese die Funktion des Sperrelementes nicht beeinträchtigen können. Auch die Tatsache, dass das Sperrelement und der Ventilsitz, der durch die Öffnung 36 gebildet ist, in der Freigabeposition FP umspült werden, trägt dazu bei, dass Fremdkörper die Funktion des Durchfluss- begrenzungsventils 10 nicht beeinträchtigen können.

[0075] Der erste Durchflussquerschnitt A, ist vorzugsweise größer als der zweite

Durchflussquerschnitt A₂ (siehe Fig. 3).

[0076] In Fig. 2 ist beispielhaft zu erkennen, dass in dem ersten Zylinderabschnitt 30 zwei

diametral gegenüberliegende Fluidöffnungen 42 ausgebildet sein können, die sich jeweils über einen Umfangsbereich von kleiner 90° erstrecken. Es versteht sich, dass in dem Zylinderabschnitt 30, wie auch in dem Zylinderabschnitt 35, jeweils auch weniger oder mehr Öffnungen 42 vorhanden sein können, die vorzugsweise gleichmäßig über den Umfang verteilt angeordnet sind. In manchen Fällen können die Zylinderabschnitte durch eine Mehrzahl von über den Umfang gebildeten Stegen gebildet sein, zwischen denen sich jeweils die Fluidöffnungen 42 erstrecken.

In Fig. 4 ist eine Ausführungsform einer Hydraulikanordnung 60 dargestellt. Die Hydraulikanordnung 60 weist eine Fluidversorgungseinrichtung 62 auf. Die Fluidversor- gungseinrichtung 62 beinhaltet eine Pumpe 64, die mittels eines elektrischen Motors 66 angetrieben ist, und zwar mit einer variablen Drehzahl n, wie es in Fig. 4 angedeutet ist.

[0078] Die Pumpe 64 weist einen Sauganschluss auf, der mit einem Tank 68 oder einem

sonstigen Niederdruckbereich verbunden ist. Ferner weist die Pumpe 64 einen Druckan- schluss auf, an dem ein Volumenstrom Q_G bereitgestellt wird. [0079] Die Hydraulikanordnung 60 beinhaltet ferner einen ersten hydraulischen Verbraucher 70, bspw. eine Kühleinrichtung für einen elektrischen Antriebsmotor eines Kraftfahrzeuges, und einen zweiten hydraulischen Verbraucher 72, bspw. ein Lamellenpaket einer nasslaufenden Lamellenkupplung eines solchen Kraftfahrzeug-Antriebsstranges. Der Druckan- schluss der Pumpe 64 ist über ein Durchflussbegrenzungsventil 10 mit dem ersten hydraulischen Verbraucher 70 verbunden, derart, dass das erste axiale Ende 22 dem Druckanschluss zugewandt ist und das zweite axiale Ende 24 dem ersten hydraulischen Verbraucher 70 zugewandt ist. Das Durchflussbegrenzungsventil 10 entspricht hinsichtlich Aufbau und Funktionsweise vorzugsweise dem Durchflussbegrenzungsventil 10 der Figuren 1 bis 3.

[0080] Der Druckanschluss der Pumpe 64 ist ferner direkt mit dem zweiten hydraulischen

Verbraucher 72 verbunden.

[0081] Die hydraulischen Verbindungen und das Durchflussbegrenzungsventil 10 zwischen dem

Druckanschluss der Pumpe 64 und den hydraulischen Verbrauchern 70, 72 bilden eine Verteilungseinrichtung 74.

[0082] Der erste hydraulische Verbraucher 70 und das Durchflussbegrenzungsventil 10 bildet einen hydraulischen Widerstand Der zweite hydraulische Verbraucher 72 bildet einen zweiten hydraulischen Widerstand R₂.

[0083] Die Verteilungseinrichtung 74 ist so ausgebildet, dass dem ersten Verbraucher 70 ein

Volumenstrom Qi zur Verfügung gestellt wird, und dem zweiten hydraulischen Verbraucher 72 ein Volumenstrom Q₂. Es gilt Q_G = Qi + Q₂.

[0084] Bei geringen Drehzahlen n befindet sich das Durchflussbegrenzungsventil 10 in der

Freigabeposition. Dabei wird dem ersten hydraulischen Verbraucher 70 vorzugsweise ein relativ hoher Volumenstrom Q, bereitgestellt, und dem zweiten hydraulischen Verbraucher 72 ein relativ geringer Volumenstrom Q₂. [0085] Bei Erreichen einer Schwellendrehzahl n_s (siehe Fig. 5) dreht sich dieses Verhältnis um, so dass bei Drehzahlen größer gleich n_s dem zweiten hydraulischen Verbraucher 72 ein größerer Volumenstrom Q₂ zur Verfügung gestellt wird als dem ersten hydraulischen Verbraucher 70, der einen Volumenstrom Q₁ erhält. Diese Umkehr der Volumenstromverhältnisse wird erreicht durch ein Umschalten des Durchflussbegrenzungsventils 10, das bei der Drehzahl n_s einen solchen Staudruck im Bereich des ersten axialen Endes 22 erfährt, so dass das Sperrelement 14 gegen die Kraft der Schraubenfeder 38 in die Sperrposition SP gedrückt wird, so dass anschließend Fluid nur noch durch den zweiten Durchläse 28 hin zu dem ersten hydraulischen Verbraucher 70 strömen kann.

[0086] In den Figuren 6 und 7 ist eine weitere Ausführungsform eines Durchflussbegrenzungsventils 10' dargestellt. Das Durchflussbegrenzungsventil 10' beinhaltet einen Käfig 12', wobei in den Fig. 6 und 7 lediglich eine Radialwand 34' hiervon dargestellt ist. An der Radialwand 34' ist ein Ventilsitz 33 ausgebildet, der eine kreisrunde Öffnung 36 bereitstellt. Wie auch bei dem obigen Ausführungsformen stellt die Öffnung 36 den ersten Durchläse 26 dar.

[0087] Ferner ist in den Figuren 6 und 7 dargestellt, dass an der Ventilöffnung 36 eine radiale

Ausnehmung 28' ausgebildet ist, die in der Draufsicht etwa sichelförmig ausgebildet ist. In der in Fig. 6 gezeigten Freigabeposition bildet die radiale Ausnehmung 28' gemeinsam mit dem ersten Durchlass 26 einen Gesamtdurchlass. Im Gegensatz zu den obigen Ausführungsformen sind der erste Durchlass 26 und der zweite Durchlass 28' folglich in der Freigabeposition FP miteinander verbunden.

[0088] Fig. 7 zeigt die Sperrposition, bei der das Sperrelement 14 in Form einer Kugel die

Ventilöffnung 36 verschließt, indem das Sperrelement 14 an dem Ventilsitz 33 anliegt. In der Sperrposition SP verbleiben für Fluid folglich der zweite Durchlass 28', der durch die radiale Ausnehmung gebildet ist, wie es in Fig. 7 angedeutet ist.

[0089] Fig. 8 zeigt eine modifizierte Ausführungsform eines Durchflussbegrenzungsventils 10", das hinsichtlich Aufbau und Funktionsweise generell dem Durchflussbegrenzungsventil 10' der Fig. 6 und 7 entspricht. Während bei dem Durchflussbegrenzungsventil 10' der Fig. 6 und 7 der zweite Durchlass 28' durch eine einzelne radiale Ausnehmung gebildet ist, sind bei dem Durchflussbegrenzungsventil 10" der Fig. 8 drei über den Umfang verteilt angeordnete radiale Ausnehmungen 28a", 28b", 28c"' vorgesehen, die gemeinsam den zweiten Durchlass bilden.

In der in Fig. 8 gezeigten Freigabeposition FP ist der Gesamtdurchlass folglich gebildet durch die Ventilöffnung 36 und die drei in der Draufsicht sichelförmigen radialen Ausnehmungen 28a", 28b", 28c". In der in Fig. 8 nicht dargestellten Sperrposition ist nur der zweite Durchlass geöffnet, der in diesem Fall gebildet ist durch die drei radialen Ausnehmungen 28a", 28b", 28c", wohingegen in der Sperrposition die Ventilöffnung 36 geschlossen ist, wie in der Darstellung der Fig. 7.

Claims

Egtentangerüche

Durchflussbegrenzungsventil (10) mit einem Käfig (12), der in einen Fluidkanal (18) einsetzbar ist und der ein erstes axiales Ende (22) und ein zweites axiales Ende (24) aufweist, und mit einem Sperrelement (14), das an dem Käfig (12) zwischen einer Sperrposition (SP) und einer Freigabeposition (FP) bewegbar ist, wobei der Käfig (12) so ausgebildet ist, dass in der Freigabeposition (FP) des Sperrelementes (14) das erste und das zweite axiale Ende (22, 24) über einen ersten Durchlass (26) und einen zweiten Durchlass (28) miteinander verbunden sind, wobei der erste Durchlass (26) und einen ersten Durchflussquerschnitt (A_t) definiert, wobei der zweite Durchlass (28) einen zweiten Durchflussquerschnitt (A₂) definiert, und wobei der Käfig (12) ferner so ausgebildet ist, dass in der Sperrposition (SP) des Sperrelementes (14) das erste axiale Ende (22) und das zweite axiale Ende (24) nur über den zweiten Durchlass (28) miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Durchlass (26) durch eine Ventilöffnung (36) eines Ventilsitzes gebildet ist, wobei der zweite Durchlass (28) durch wenigstens eine radiale Ausnehmung an der Ventilöffnung (36) gebildet ist.

Durchflussbegrenzungsventil nA 1 oder nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Durchlass (28) durch einen einzelnen Kanal gebildet ist.

Durchflussbegrenzungsventil nach Anspruch 1 oder 2 oder nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 , dadurch gekennzeichnet, dass ein den zweiten Durchlass (28) bildender Kanal in Gravitationsrichtung (G) unten angeordnet ist, so dass in einem unteren Bereich des Fluidkanals (18) vorhandene Fremdkörper axial in Richtung hin zu dem zweiten Ende (24) ausgespült werden können.

4. Durchflussbegrenzungsventil nach Anspruch 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein den zweiten Durchlass (28) bildender Kanal im Querschnitt kreis- segmentförmig oder sichelförmig ist.

5. Durchflussbegrenzungsventil nach einem der Ansprüche 1 - 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Sperrelement (14) eine Kugel ist.

6. Du rchf I ussbeg renzu ngsventi I nach einem der Ansprüche 1 - 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Sperrelement (14) mittels einer Feder (20) in die Freigabeposition (FP) vorgespannt ist.

7. Durchflussbegrenzungsventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Feder (20) sich durch eine axiale Öffnung (36) in dem Käfig (12) hindurch erstreckt, die den ersten Durchlass (26) bildet.

8. Durchflussbegrenzungsventil nach einem der Ansprüche 1 - 7, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Durchflussquerschnitt (A,) größer ist als der zweite Durchflussquerschnitt (A₂).

9. Durchflussbegrenzungsventil nach einem der Ansprüche 1 - 8, gekennzeichnet durch eine Dämpfungseinrichtung (40), die dazu ausgebildet ist, eine Bewegung des Sperrelementes (14) zu dämpfen.

10. Hydraulikanordnung (60) mit einer Fluidversorgungseinrichtung (62), mit einem hydraulischen Verbraucher und mit einem Durchflussbegrenzungsventil nach einem der Ansprüche 1 - 9.

1 1. Hydraulikanordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Fluidversorgungseinrichtung (62) eine mittels eines Elektromotors (66) angetriebene Pumpe (64) aufweist, wobei das Durchflussbegrenzungsventil (10) zwischen einem Druckanschluss der Pumpe (64) und dem hydraulischen Verbraucher (70) angeordnet ist.