DE102013213878A1 - valve means - Google Patents
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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.The invention relates to a valve device having a main valve (2) and a pilot valve (3) which comprises a closing body (28) which can be actuated by a magnet device with an armature (30) to form a first pressure port (11) of the valve device (1 ) to connect with a second pressure port (12) of the valve device (1). In order to provide a valve device which is simple in construction and inexpensive to produce, the armature (30) or a driver device (34) and the closing body (28) of the pilot valve (3) are combined with an armature part (35) such that the armature ( 30) and / or the entrainment means (34) without the anchor part (35) and without the closing body (28) by a preliminary stroke in an opening direction of the pilot valve (3) are movable / is.
Description
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. 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.
Stand der TechnikState of the art
Bei der Ventileinrichtung handelt es sich zum Beispiel um ein Hauptstromventil in einem Hydraulikhybridantriebsstrang eines Kraftfahrzeugs. In dem Hydraulikhybridantriebsstrang 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. The valve device is, for example, a main flow valve in a hydraulic hybrid drive train of a motor vehicle. In the hydraulic hybrid powertrain, at least one hydraulic machine, 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. To the second pressure port of the valve device, a hydraulic pressure accumulator is connected. 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. Normally, the pressure in the hydraulic pressure accumulator, ie at the second pressure port, is greater than at an output of the hydraulic machine, ie the first pressure port, but the opposite case is just as possible, according to the selected operating strategy of the hydraulic hybrid driveline. By energizing the magnet device, 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 magnetic 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.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Ventileinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zu schaffen, die einfach aufgebaut und kostengünstig herstellbar ist. 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.
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. The object is achieved with 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, 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 body by a preliminary stroke in an opening direction of the pilot valve is / is movable. 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.
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 Anker 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. A preferred embodiment of the valve device is characterized in that the anchor part is coupled to the armature or the entrainment device such that the armature part moves after the preliminary stroke together with the armature and / or the entrainment 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.
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. 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.
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. 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 open the pilot valve after overcoming the forward stroke quickly and safely complete.
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. 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.
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. A further preferred embodiment of the valve device is characterized in that 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 which also prevails at the second pressure connection, 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.
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. 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.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Ventileinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Schließkörper des Vorsteuerventils in einem Vorsteuerventilraum mit dem Druck beaufschlagt ist, der an dem ersten Druckanschluss herrscht. Der Anker oder die Mitnehmereinrichtung und das Ankerteil ist vorteilhaft mit dem kleineren Druck beaufschlagt, der normalerweise an dem ersten Druckanschluss herrscht. 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 valve chamber with the pressure prevailing at the first pressure port. 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.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Ventileinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Ventileinrichtung als Hauptstromventil für einen Hydraulikhybridantriebsstrang ausgeführt ist. Der Hydraulikhybridantriebsstrang umfasst 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 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. 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. Advantageously, the hydraulic hybrid drivetrain comprises two hydraulic machines, which are also referred to as hydrostatic drives. To an output of the hydraulic machine or the hydraulic machines, a hydraulic pressure accumulator is connected. Between the output of the hydrostatic and the hydraulic pressure accumulator valve device according to the invention is connected. Optionally, 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.
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. 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.
Die Erfindung betrifft gegebenenfalls auch ein Verfahren zum Betreiben einer vorab beschriebenen Ventileinrichtung, insbesondere als Hauptstromventil in einem Hydraulikhybridantriebsstrang eines Kraftfahrzeugs. If appropriate, 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.
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. 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.
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. Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description in which, with reference to the drawings, various embodiments are described in detail.
Kurze Beschreibung der ZeichnungShort description of the drawing
Es zeigen: Show it:
Beschreibung der AusführungsbeispieleDescription of the embodiments
In den
Das Hauptventil
In seiner Schließstellung unterbricht das Dichtelement
Die Ventileinrichtung
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 Axialkolbenmaschinen ausgeführt sein. Die beiden Hydraulikmaschinen sind über ein Hydrauliksystem hydraulisch miteinander verbindbar beziehungsweise verbunden. Das Hydrauliksystem umfasst mindestens ein Hauptstromventil, das durch die Ventileinrichtung
Das Hauptstromventil
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
Das Hauptventil
Das Hauptventil
Über das Vorsteuerventil
Bei dem in den
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
Der Ventilsitzdurchmesser
Als Niederdruckraum wird ein durch Pfeile
Das Vorsteuerventil
Die Mitnehmereinrichtung
In
In der Schließstellung des Schließkörpers
Die Vorspannkraft der ersten Federeinrichtung
Durch die Magnetkraft
Das Ankerteil
In
Bei der in den
Durch Pfeile
In den
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