DE102009023596A1

DE102009023596A1 - Volumenstromregelventil in einer Hydraulikanordnung

Info

Publication number: DE102009023596A1
Application number: DE200910023596
Authority: DE
Inventors: Roshan Willeke; Eric MÜLLER; Martin Staudinger
Original assignee: LuK Lamellen und Kupplungsbau Beteiligungs KG; LuK Lamellen und Kupplungsbau GmbH
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2008-06-12
Filing date: 2009-06-02
Publication date: 2009-12-17

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Volumenstromregelventil 1 in einer Hydraulikanordnung eines Kraftfahrzeuges, mit einem Steuerkolben zur Beeinflussung eines über das Volumenstromregelventil geführten Volumenstroms, einer dem Steuerkolben zugeordneten ersten Druckfläche, einer dem Steuerkolben entgegengesetzt zur ersten Druckfläche wirkend zugeordneten zweiten Druckfläche und einem der ersten Druckfläche nachgeschaltet und der zweiten Druckfläche vorgeschaltet zugeordneten hydraulischen Widerstand. Um ein verbessertes Volumenstromregelventil bereitzustellen ist vorgesehen, dass der hydraulische Widerstand eine Drossel oder zumindest bereichsweise überwiegend Eigenschaften einer Drossel aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Volumenstromregelventil in einer Hydraulikanordnung eines Kraftfahrzeuges, mit einem Steuerkolben zur Beeinflussung eines über das Volumenstromregelventil geführten Volumenstroms, einer dem Steuerkolben zugeordneten ersten Druckfläche, einer dem Steuerkolben entgegengesetzt zu der ersten Druckfläche wirkend zugeordneten zweiten Druckfläche und einem der ersten Druckfläche nachgeschaltet und der zweiten Druckfläche vorgeschaltet zugeordneten hydraulischen Widerstand. Die Erfindung betrifft außerdem eine Hydraulikanordnung mit dem Volumenstromventil sowie ein Kraftfahrzeug mit der Hydraulikanordnung.
Volumenstromregelventile beziehungsweise Volumenstrombegrenzungsventile können einen Volumenstrom ab einer bestimmten Zulaufmenge begrenzen. Der hydraulische Widerstand kann einen Druckabfall bewirken, der auf die erste sowie zweite Druckfläche geschaltet ist und über diese eine auf den Steuerkolben wirkende Differenzkraft bewirken kann. Mittels der Differenzkraft, die beispielsweise gegen eine dem Steuerkolben zugeordnete Rückstellfeder wirken kann, kann eine Steuerbewegung des Steuerkolbens zur Beeinflussung des Volumenstroms induziert werden.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein verbessertes Volumenstromregelventil gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bereitzustellen.
Die Aufgabe ist bei einem Volumenstromregelventil in einer Hydraulikanordnung eines Kraftfahrzeuges, mit einem Steuerkolben zur Beeinflussung eines über das Volumenstromregelventil geführten Volumenstroms, einer dem Steuerkolben zugeordneten ersten Druckfläche, einer dem Steuerkolben entgegengesetzt zu der ersten Druckfläche wirkend zugeordneten zweiten Druckfläche und einem der ersten Druckfläche nachgeschaltet und der zweiten Druckfläche vorgeschaltet zugeordneten hydraulischen Widerstand dadurch gelöst, dass der hydraulische Widerstand eine Drossel oder zumindest bereichsweise überwiegend Eigenschaften einer Drossel aufweist. Vorteilhaft ist mittels der Drossel der hydraulische Widerstand temperaturabhängig. Bei vielen Anwendungen, beispielsweise zur Kühlung von Komponenten des Kraftfahrzeuges, kann es sinnvoll sein, einen kleineren Volumenstrom bei tiefen Temperaturen einzustellen. Vorteilhaft kann mittels der Drossel bei niedrigen Temperaturen ein hoher hydraulischer Widerstand vorhanden sein, der einen vergleichsweise geringen Volumenstrom bewirkt. Bei hohen Temperaturen hingegen kann der hydraulische Widerstand ver gleichsweise gering sein und einen größeren Volumenstrom bewirken. Unter zumindest bereichsweise überwiegenden Eigenschaften einer Drossel kann beispielsweise verstanden werden, dass zumindest in einem Temperaturbereich der hydraulische Widerstand im Wesentlichen temperaturabhängig, insbesondere signifikant von viskosen Eigenschaften eines den Widerstand durchströmenden Mediums abhängig, ist, insbesondere in dem Bereich näherungsweise nach dem Hagen-Poiseulleschen Gesetz bestimmbar ist. Insbesondere nicht verstanden werden soll ein lediglich geringes Abweichen vom Übertragungsverhalten einer idealen Blende mit überwiegend temperatur- und viskositätsunabhängigen Eigenschaften.
Bei einem Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass der hydraulische Widerstand die Drossel und eine Abregelblende aufweist. Je nach Ausgestaltung der Abregelblende, bewirkt diese einen weitestgehend temperaturunabhängigen hydraulischen Widerstand. Vorteilhaft kann die Drossel für niedrige Temperaturen den hydraulischen Widerstand signifikant erhöhen und dadurch für diese niedrigen Temperaturen, die Einregelung eines vergleichsweise niedrigen Volumenstroms bewirken.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass die Abregelblende und die Drossel, insbesondere ein Durchmesser und eine durchströmende Länge der Drossel, so aufeinander abgestimmt sind, dass bei einer ersten niedrigen Temperatur ein hydraulischer Widerstand der Drossel überwiegt und bei einer zweiten höheren Temperatur ein hydraulischer Widerstand der Abregelblende überwiegt. Der hydraulische Widerstand setzt sich aus den Einzelwiderständen der Drossel und der Abregelblende zusammen. Es ist vorteilhaft möglich, für die niedrige Temperatur und die höhere Temperatur jeweils einen separaten Abregelpunkt einzustellen, wobei der Abregelpunkt bei der niedrigen Temperatur überwiegend von der Dimensionierung der Drossel abhängt und der Abregelpunkt bei der höheren Temperatur überwiegend von der Dimensionierung der Abregelblende.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass die Abregelblende und die Drossel in Reihe geschaltet sind. Vorteilhaft kann die Drossel zusätzlich an einem üblichen, mit der Abregelblende versehenen Volumenstromregelventil angebracht sein. Es ist möglich, mittels der Drossel einen zweiten, für eine niedrige Temperatur vorgesehenen Abregelpunkt hinzuzufügen. Aufgrund des temperaturabhängigen hydraulischen Widerstands der Drossel kann mittels dieser auf einfache Art und Weise ein Abregelpunkt für die niedrige Temperatur hinzugeführt werden, wobei vorteilhaft die Drossel so ausgelegt werden kann, dass bei höheren Temperaturen diese nicht mehr ins Gewicht fällt, also der Abregelpunkt bei höheren Tem peraturen quasi alleine von der Abregelblende abhängt. Vorteilhaft ist für den bei höheren Temperaturen gültigen Abregelpunkt keine neue Dimensionierung der Abregelblende erforderlich.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel des Volumenstromregelventils ist vorgesehen, dass die Abregelblende und die Drossel parallel geschaltet sind. Mittels der Parallelschaltung kann ebenfalls ein temperaturabhängiges Regelverhalten des Volumenstromregelventils bewirkt werden, wobei bei niedrigen Temperaturen der Abregelpunkt überwiegend von dem hydraulischen Widerstand der Drossel und bei hohen Temperaturen der Abregelpunkt überwiegend vom hydraulischen Widerstand der Abregelblende abhängt.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel des Volumenstromregelventils ist vorgesehen, dass die Abregelblende und/oder die Drossel in einem Guss oder Gussteil einer Steuerung der Hydraulikanordnung angeordnet sind, insbesondere gebohrt. Die Abregelblende und/oder die Drossel können auf einfache Art und Weise im Guss der Steuerung realisiert werden.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel des Volumenstromregelventils ist vorgesehen, dass die Drossel eine Spaltdrossel aufweist. Die Spaltdrossel kann beispielsweise vorteilhaft mittels einer entsprechenden Gestaltung einer Kanalgeometrie des Volumenstromregelventils, beispielsweise eingebracht in den Guss der Steuerung, realisiert werden.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel des Volumenstromregelventils ist vorgesehen, dass der hydraulische Widerstand mehrere in Reihe geschaltete Abregelblenden aufweist. Mittels der Reihenschaltung der Abregelblenden ergibt sich eine vergleichsweise große benetzte Fläche, wobei der sich insgesamt ergebende hydraulische Widerstand Eigenschaften einer Drossel aufweist.
Die Aufgabe ist außerdem mit einer Hydraulikanordnung bei einem Kraftfahrzeug mit einem vorab beschriebenen Volumenstromregelventil gelöst. Es ergeben sich die vorab beschriebenen Vorteile.
Die Aufgabe ist ferner mit einem Kraftfahrzeug mit einer vorab beschriebenen Hydraulikanordnung gelöst. Es ergeben sich die vorab beschriebenen Vorteile.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung ein Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist. Gleiche, ähnliche und/oder funktionsgleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Die einzige 1 zeigt eine schematische Ansicht eines Volumenstromregelventils mit einer Abregelblende und einer dieser in Reihe geschalteten Drossel.
1 zeigt ein Volumenstromregelventil 1 mit einem Steuerkolben 3. Dem Steuerkolben 3 ist eine Rückstellfeder 5 zugeordnet. Der Steuerkolben 3 weist eine erste Druckfläche 7 sowie eine zweite Druckfläche 9 auf. Eine Druckkraft der zweiten Druckfläche 9 wirkt einer Druckkraft der ersten Druckfläche 7 entgegen. Eine Rückstellkraft der Rückstellfeder 5 wirkt ebenfalls der Druckkraft der ersten Druckfläche 7 entgegen. Das Volumenstromregelventil 1 weist einen der ersten Druckfläche 7 zugeordneten Zulauf 11 auf. Der Zulauf 11 kann beispielsweise mittels einer mittels des Bezugszeichens 13 angedeuteten hydraulischen Energiequelle, beispielsweise einer Pumpe, mit hydraulischer Energie in Form eines Volumenstroms 15 beaufschlagt werden. Das Volumenstromregelventil 1 ist zum Abregeln dieses Volumenstroms 15 ausgelegt. Der Volumenstrom 15 wird über eine dem Zulauf 11 und der ersten Druckfläche 7 nachgeschalteten Drossel 17 sowie eine Blende beziehungsweise Abregelblende 19 geführt. Der Drossel 17 und der Drossel 19 nachgeschaltet kann der Volumenstrom 15 einem mittels des Bezugszeichens 21 angedeuteten Verbraucher zugeführt werden. Die Drossel 17 sowie die Abregelblende 19 bilden einen hydraulischen Widerstand 23, der eine Druckdifferenz beziehungsweise stromabwärts einen Druckabfall erzeugt. Diese Druckdifferenz ist mittels eines Abzweigs beziehungsweise einer Druckrückführung 25 auf die zweite Druckfläche 9 und über den Zulauf 11 auf die erste Druckfläche 7 geschaltet.
Die mittels des hydraulischen Widerstands 23 hervorgerufene Druckdifferenz ist also, in Ausrichtung der 1 gesehen, rechts und links mittels der Druckflächen 7 und 9 auf den Steuerkolben 3 geschaltet, sodass sich an diesem eine Differenzkraft ergibt, die mittels eines Pfeils 27 symbolisiert ist. Die mittels des Pfeils 27 symbolisierte Differenzkraft nimmt mit zunehmender Differenzkraft und damit mit zunehmendem Volumenstrom 15 zu, solange bis sich der Steuerkolben 3 entgegen der Rückstellkraft der Rückstellfeder 5, in Ausrichtung der 1 gesehen, nach links bewegt. Bei hinreichend großer Differenzkraft öffnet eine Steuerkante 29 den Zulauf 11 zu einem Tankrücklauf 31 hin, der direkt einem Tank 33 zugeordnet ist, wobei sich die Differenzkraft verringert und sich ein Regelgleichgewicht einstellt. Über den Tankrücklauf 31 kann, bei geöffneter Steuerkante 29 ein Teilstrom 35 zum Tank 33 hin abgeleitet werden, wobei sich ein mittels der hydraulischen Energiequelle 13 angetriebener Volumenstrom entsprechend reduziert, sodass sich der Volumenstrom 15 auf einem vom hydraulischen Widerstand 23 abhängigen Wert einregelt beziehungsweise entsprechend begrenzt wird.
Vorteilhaft weist die Drossel 17 einen temperaturabhängigen hydraulischen Widerstand auf, sodass sich bei niedrigen Temperaturen ein vergleichsweise großer hydraulischer Gesamtwiderstand 23 ergibt, der wiederum das Abregelverhalten des Volumenstromregelventils 1 so beeinflusst, dass sich bei niedrigen Temperaturen auch ein niedriger Volumenstrom 15 ergibt.
Das Volumenstromregelventil 1 ist Teil einer Hydraulikanordnung 37 eines Kraftfahrzeuges 39. Die Hydraulikanordnung 37 weist eine Steuerung 41 mit einem lediglich gepunktelt angedeuteten Guss, Gussteil oder Gusskörper 43 auf. Vorteilhaft ist es möglich, die Abregelblende 19 und/oder die Drossel 17 im Guss 43 der Steuerung 41 vorzusehen. Die Drossel 17 kann beispielsweise als Bohrung oder als Spaltdrossel in dem Guss 43 vorgesehen sein.
Vorteilhaft kann mittels der Drossel 17 und der Abregelblende 19 des hydraulischen Widerstands 23 ein temperaturabhängiges Abregelverhalten des Volumenstromregelventils 1 erzielt werden. Vorteilhaft kann bei sehr niedrigen Temperaturen der Volumenstrom 15 früher abgeregelt werden als bei höheren Temperaturen. Vorteilhaft kann also bei Kälte der Volumenstrom 15 früher in Richtung des Verbrauchers 21 hin abgeregelt werden.
Alternativ ist es denkbar, im umgekehrten Fall, also bei Kälte den Volumenstrom 15 später zu begrenzen. Dies kann beispielsweise sinnvoll sein, wenn bei tiefen Temperaturen eine besonders gute und/oder schnelle Versorgung zur Schmierung des Verbrauchers 21 notwendig ist. Für diese Anwendung kann die Beschaltung der ersten Druckfläche 7 und der zweiten Druckfläche 9 vertauscht oder die Steuerkante 29 entsprechend vertauscht werden. Dies kann so erfolgen, dass bei einer großen, an den Druckflächen 7, 9 anliegenden Druckdifferenz die Steuerkante 29 beziehungsweise Abregelkante zugehalten wird. Vorteilhaft ist zusätzlich zur Abregelblende 19, vorgeschaltet oder nachgeschaltet, eine Drossel 17 vorgesehen. Der hydraulische Widerstand 23 ergibt sich als Reihenschaltung und/oder Parallelschaltung der Drossel 17 und der Abregelblende 19, die unterschiedlich von einer Viskosität eines von der hydraulischen Energiequelle 13 bewegten Hydraulikmediums abhängen.
Bei Wärme dominiert die Abregelblende 19 bezüglich des Druckabfalls. Bei Kälte aber bestimmt die Drossel 17 den hydraulischen Widerstand 23 und damit den Druckabfall.
Die Abregelblende 19 und die Drossel 17 können konstruktiv so angepasst werden, dass ihr Temperaturgang den gewünschten Abregelpunkten bei Kälte und Wärme entspricht. Dazu kann eine durchströmte Länge und/oder ein Durchmesser an viskose Effekte des Hydraulikmediums, beispielsweise Öl, angepasst werden.

Dies lässt sich erzielen, indem der hydraulische Widerstand 23 anstatt lediglich in ein Zwischenblech der Hydraulikanordnung 23 zu stanzen, in den Guss 43 der Steuerung 41 gebohrt wird. Alternativ und/oder zusätzlich ist es möglich, eine Kanalgeometrie der Hydraulikanordnung 37 in diesem Bereich als Spaltdrossel auszuformen. Ferner ist es denkbar, anstelle nur einer Zwischenblende zwei oder mehrere in Reihe geschaltete Abregelblenden vorzusehen, die sich im warmen Zustand wie nur eine Blende beziehungsweise Abregelblende verhalten, aber bei Kälte wegen einer größeren benetzten Länge effektiv mehr Widerstand erzeugen, also Eigenschaften einer Drossel aufweisen. Ferner ist es möglich, lediglich die Drossel 17 zur Erzeugung des hydraulischen Widerstands 23 vorzusehen. Ebenfalls ist es denkbar, die Abregelblende 19 parallel zur Drossel 17 zu schalten, um einen entsprechenden Temperaturgang zu bewirken. Bezugszeichenliste

1	Volumenstromregelventil
3	Steuerkolben
5	Rückstellfeder
7	Erste Druckfläche
9	Zweite Druckfläche
11	Zulauf
13	hydraulische Energiequelle
15	Volumenstrom
17	Drossel
19	Abregelblende
21	Verbraucher
23	hydraulischer Widerstand
25	Druckrückführung
27	Pfeil
29	Steuerkante
31	Tankrücklauf
33	Tank
35	Teilstrom
37	Hydraulikanordnung
39	Kraftfahrzeug
41	Steuerung
43	Guss

Claims

Volumenstromregelventil (1) in einer Hydraulikanordnung (37) eines Kraftfahrzeuges (39), mit: – einem Steuerkolben (3) zur Beeinflussung eines über das Volumenstromregelventil (1) geführten Volumenstroms (15), – einer dem Steuerkolben (3) zugeordneten ersten Druckfläche (7), – einer dem Steuerkolben (3) entgegengesetzt zur ersten Druckfläche (7) wirkend zugeordneten zweiten Druckfläche (9), – einem der ersten Druckfläche (7) nachgeschaltet und der zweiten Druckfläche (9) vorgeschaltet zugeordneten hydraulischen Widerstand (23), dadurch gekennzeichnet, dass der hydraulische Widerstand (23) eine Drossel (17) oder zumindest bereichsweise überwiegend Eigenschaften einer Drossel aufweist.
Volumenstromregelventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der hydraulische Widerstand (23) die Drossel (17) und eine Abregelblende (19) aufweist.
Volumenstromregelventil nach dem vorgehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Abregelblende (19) und die Drossel (17), insbesondere ein Durchmesser und eine durchströmte Länge der Drossel (17), so aufeinander abgestimmt sind, dass bei einer ersten niedrigen Temperatur ein hydraulischer Widerstand der Drossel (17) überwiegt und bei einer zweiten höheren Temperatur ein hydraulischer Widerstand der Abregelblende (19) überwiegt.
Volumenstromregelventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abregelblende (19) und die Drossel (17) in Reihe geschaltet sind.
Volumenstromregelventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Abregelblende (19) und die Drossel (17) parallel geschaltet sind.
Volumenstromregelventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abregelblende (19) und/oder die Drossel (17) in einem Guss (43) einer Steuerung (41) der Hydraulikanordnung (37), insbesondere gebohrt, angeordnet sind.
Volumenstromregelventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Drossel (17) eine Spaltdrossel aufweist.
Volumenstromregelventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der hydraulische Widerstand (23) mehrere in Reihe geschaltete Abregelblenden (19) aufweist.
Hydraulikanordnung (37) in einem Kraftfahrzeug (39) mit einem Volumenstromregelventil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Kraftfahrzeug (39) mit einer Hydraulikanordnung (37) nach dem vorhergehenden Anspruch.