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Die Erfindung betrifft ein Steuerventil für ein hydraulisches Aktorsystem, sowie ein Aktorsystem mit einem solchen Steuerventil für ein Betätigungseinheit einer Reibkupplung, weiterhin ein Betriebsverfahren für ein solches Aktorsystem, sowie ein Justierverfahren für ein solches Steuerventil.
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Aus dem Stand der Technik sind Steuerventile bekannt, bei welchen ein Druckaufbau bei einer Betätigungseinheit eines Aktorsystems steuerbar ist, beispielsweise mittels einer Steuerkante an einem Ventileinlauf, welcher mit einer hydraulischen Versorgungseinrichtung, beispielsweise einer Volumenstromquelle, beispielsweise ein Druckkreislauf einer Motorhydraulik einer Verbrennungskraftmaschine, oder einer Druckquelle, beispielsweise einer Pumpe, verbunden ist. Ist ein gewünschter Betriebsdruck eingestellt, wird der Betriebsdruck entweder mittels der hydraulischen Versorgungseinrichtung aufrechterhalten, also der Ventileinlauf offen gehalten, oder mittels eines zusätzlichen Druckventils zwischen dem Steuerventil und der Betätigungseinheit aufrechterhalten, während die Verbindung zu dem Steuerventil getrennt ist. In letzterem Falle kann der Druck in der hydraulischen Versorgungseinrichtung beziehungsweise bei dem Ventileinlauf abgebaut werden. Allerdings wird zusätzlicher Bauraum und eine zusätzliche Steuerarchitektur benötigt.
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Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile zumindest teilweise zu überwinden. Die erfindungsgemäßen Merkmale ergeben sich aus den unabhängigen Ansprüchen, zu denen vorteilhafte Ausgestaltungen in den abhängigen Ansprüchen aufgezeigt werden. Die Merkmale der Ansprüche können in jeglicher technisch sinnvollen Art und Weise kombiniert werden, wobei hierzu auch die Erläuterungen aus der nachfolgenden Beschreibung sowie Merkmale aus den Figuren hinzugezogen werden können, welche ergänzende Ausgestaltungen der Erfindung umfassen.
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Die Erfindung betrifft ein Steuerventil mit einer Ventilachse für ein hydraulisches Aktorsystem, aufweisend zumindest die folgenden Komponenten:
- - einen Ventilkörper mit einem ersten Ventilauslass, mit einem zweiten Ventilauslass und mit einem Ventileinlauf, wobei der Ventileinlauf eine Steueröffnung aufweist; und
- - einen entlang der Ventilachse aktiv bewegbaren Ventilschieber mit einem ersten Schieberelement und mit einem zweiten Schieberelement,
wobei der erste Ventilauslass eine erste Sitzanlage und der zweite Ventilauslass eine zweite Sitzanlage umfasst, und
wobei das erste Schieberelement mit der ersten Sitzanlage eine erste Sitzkontaktpaarung und das zweite Schieberelement mit der zweiten Sitzanlage eine zweite Sitzkontaktpaarung bildet,
wobei der Ventilschieber zum Schließen und Öffnen der Sitzkontaktpaarungen und zum Steuern des Ventileinlaufs eingerichtet ist.
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Das Steuerventil ist vor allem dadurch gekennzeichnet, dass die erste Sitzkontaktpaarung relativ zu der zweiten Sitzkontaktpaarung axial-verschiebbar ist.
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Es wird im Folgenden auf die genannte Ventilachse Bezug genommen, wenn ohne explizit anderen Hinweis die axiale Richtung und entsprechende Begriffe verwendet werden. In der vorhergehenden und nachfolgenden Beschreibung verwendete Ordinalzahlen dienen, sofern nicht explizit auf das Gegenteilige hingewiesen wird, lediglich der eindeutigen Unterscheidbarkeit und geben keine Reihenfolge oder Rangfolge der bezeichneten Komponenten wieder. Eine Ordinalzahl größer eins bedingt nicht, dass zwangsläufig eine weitere derartige Komponente vorhanden sein muss.
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Das Steuerventil ist für ein hydraulisches Aktorsystem, beispielsweise eine Betätigungseinheit für eine Reibkupplung oder für ein Schaltgetriebe, eingerichtet. Dabei sind zwei Hauptzustände einzustellen, nämlich das Aktorsystem drucklos (beispielsweise atmosphärischer Druck) zu stellen und einen oder mehrere verschiedene Betriebsdrücke einzustellen.
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Das Steuerventil umfasst dazu einen Ventilkörper, auch als Gehäuse bezeichnet, welcher die notwendigen Öffnungen und einen Hubraum ausbildet, und einen Ventilschieber, welcher in dem Hubraum des Ventilkörpers axial, also entlang einer Ventilachse bewegbar ist, und zwar mittels eines Aktors und bevorzugt für eine Gegenrichtung mittels eines zu der Betätigungsrichtung des Aktors antagonistischen Energiespeicherelements. In einer Ausführungsform ist der Aktor zum Öffnen und das antagonistische Energiespeicherelement zum Schließen eingerichtet. Für die meisten Anwendungen ist der Aktor zum Schließen und das antagonistische Energiespeicherelement zum Öffnen eingerichtet, weil dann in dem über den größten Zeitanteil vorliegenden Hauptbetriebszustand des Steuerventils am wenigsten (elektrische) Energie aufgenommen wird. Der Ventilkörper bildet bevorzugt die Führungsbahn für den Ventilschieber und definiert so die Ventilachse. Beispielsweise bildet einzig der Hubraum mit seiner Wandung mit zumindest einem der Schieberelemente eine solche Führungsbahn.
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In einer bevorzugten Ausführungsform mit einer hohen Energieeffizienz wird für das Einstellen beziehungsweise Halten eines atmosphärischen Drucks (drucklose Stellung) oder umgekehrt für das Einstellen beziehungsweise Halten eines Betriebsdrucks keine Stellenergie benötigt. Beispielsweise wird der Ventilschieber mittels eines Aktors axial in eine (Energie-konsumierende) Arbeitslage bewegt und dort gehalten und mittels eines antagonistisch-wirkenden Energiespeicherelements, beispielsweise einer Schraubenfeder, derart vorgespannt, dass der Ventilschieber in die entgegengesetzte (energielose) Ruhelage zurückbewegt und dort gehalten wird. Ein solcher Aktor umfasst beispielsweise einen Magnetanker, beispielsweise mit einem Solenoid-Kolben, oder einen selbsthemmungsfreien Spindeltrieb.
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Die Öffnungen des Ventilkörpers bilden einen ersten Ventilauslass und einen zweiten Ventilauslass, sowie einen Ventileinlauf. Jede der Öffnungen ist beispielsweise eine einzige oder eine Mehrzahl von Durchlässen in dem Ventilkörper. Hin zu dem Ventilschieber bilden diese Öffnungen eine erste Sitzanlage (bei dem ersten Ventilauslass), eine zweite Sitzanlage (bei dem zweiten Ventilauslass) und eine Steueröffnung (bei dem Ventileinlauf). Die Steueröffnung wirkt bevorzugt mit einer Steuerkante (beispielsweise eines zylindrischen Abschnitts) des Ventilschiebers zusammen. Der Ventileinlauf ist bevorzugt derart eingerichtet, dass ein Volumenzufluss beziehungsweise eine Druckzunahme (bei beispielsweise konstantem anliegenden Druck) an dem Ventileinlauf mittels einer (veränderbaren) axialen Stellung der Steuerkante einstellbar ist. Bevorzugt sind die Öffnungen des Ventilkörpers lediglich zum Öffnen und Schließen eingerichtet und weisen keine Auslasssteuerkante auf. Alternativ ist an zumindest einer der Öffnungen eine Auslasssteuerkante zum Steuern des Volumenzuflusses beziehungsweise der Druckzunahme vorgesehen, wobei bei einer (zweiten) Auslasssteuerkante an dem zweiten Ventilauslass bevorzugt bei dem Ventileinlauf keine Steuerung möglich ist und keine Steuerkante vorgesehen ist. Der Ventileinlauf ist dann mittelbar mittels Steuern der Druckänderung an der zweiten Sitzanlage von dem Ventilschieber steuerbar.
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Der erste Ventilauslass ist im Einsatz mit einem (Überlauf-) Tank zu verbinden, sodass bei einem Druckabbau an dem Aktorsystem die hydraulische Flüssigkeit über den ersten Ventilauslass in den Tank abfließen kann. Der Tank ist drucklos gestellt. Der andere (also der zweite) der beiden Ventilauslässe ist im Einsatz mit dem Aktorsystem zu verbinden, beispielsweise einem Nehmerkolben. Bei geöffnetem Ventileinlauf (und geschlossenem ersten Ventilauslass) wird dann das Aktorsystem über den zweiten Ventilauslass mit dem eingestellten Druck versorgt. Sind beide Ventilauslässe geöffnet, so baut sich der Druck entsprechend ab. Für eine schnelle Reaktion (schnelles Ablaufverhalten) und/oder geringe Energieaufnahme ist bevorzugt der Ventileinlauf bei diesem Druckabbau vollständig geschlossen.
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Die jeweilige Sitzkontaktpaarung ist von einem Schieberelement und einer korrespondierenden Sitzanlage gebildet. Das Schieberelement ist gegen die korrespondierende Sitzanlage pressbar, sodass ein Durchströmen des zugehörigen Ventilauslasses unterbrochen ist, also kein Druckausgleich stattfindet, bevorzugt maximal eine vernachlässigbare Leckage auftritt. Beispielsweise ist das jeweilige Schieberelement mit einer schrägen, beispielsweise bei einem zylindrischen Hubraum kegelförmigen, Anpressfläche und die Sitzanlage mit einer Kante (Sitzkante) für einen linienartigen Kontakt mit der jeweiligen Anpressfläche eingerichtet. Dies ist vorteilhaft für ein schnelles Ablaufverhalten. Alternativ ist der Aufbau umgekehrt, also die Sitzanlage eine schräge Anpressfläche ausbildet und das Schieberelement eine Kante ausbildet.
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Hier ist nun vorgeschlagen, dass die Schieberelemente und die Steuerkante der Steueröffnung von einem gemeinsamen Ventilschieber und somit mittels eines einzigen gemeinsamen Aktors betätigbar sind, indem die erste Sitzkontaktpaarung zu der zweiten Sitzkontaktpaarung relativ verschiebbar ist. Die relative Verschiebbarkeit ist mittels einer Bewegbarkeit zumindest eines der Schieberelemente relativ zu dem Ventilschieber und/oder zumindest einer Sitzanlage relativ zu dem Ventilkörper geschaffen. Die Schieberelemente sind also axial mittels des Ventilschiebers bewegbar und führen also mit dem Ventilschieber die Hubbewegung aus. Die Hubbewegung ist bei einem relativ zu dem Ventilschieber axial bewegbaren Schieberelement von dieser relativen Bewegbarkeit überlagert. Die Sitzanlagen sind Bestandteil des (starren) Ventilkörpers und führen also keine Hubbewegung aus. Die Sitzanlagen sind bei einer entsprechenden Ausführungsform nicht starr, sondern eben relativ bewegbar.
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Das hier vorgeschlagene Steuerventil ist damit derart betreibbar, dass der erste Ventilauslass in einer ersten Druckaufbaustellung geschlossen haltbar ist, während der zweite Ventilauslass und der Ventileinlauf offenstehen. Bevorzugt ist der Ventileinlauf dabei mittels axialer Bewegung des Ventilschiebers, also der Steuerkante, steuerbar. Soll der eingestellte Druck in dem zweiten Ventilauslass gehalten werden, so wird der erste Ventilauslass überdrückt, also eine relative Bewegung bei der ersten Sitzkontaktpaarung verursacht, und der zweite Ventilauslass geschlossen. Bevorzugt wird dabei der Ventileinlauf geschlossen, sodass an dem Ventileinlauf der (Quell-) Druck abschaltbar ist und/oder der axiale Kraftanteil auf den Ventilschieber resultierend aus dem Druck in dem Hubraum reduzierbar ist. Wenn der Druck mit einer Steuerkante des Ventilschiebers einstellbar ist, steigt der Druck beim Schließen des zweiten Ventilauslasses kurz an, weil die Steueröffnung dabei weiter geöffnet wird. Dies ist für die meisten Anwendungen unproblematisch, beispielsweise weil der gewünschte Betriebsdruck einem minimal geforderten Druck entspricht und ein höherer Druck für das Aktorsystem in diesem Betriebszustand unschädlich ist. Und Soll der Druck wieder abgebaut werden, so wird der erste Ventilauslass und der zweite Ventilauslass geöffnet und der Druck baut sich wie vorgehend beschrieben ab.
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Somit ist mit einem einzigen Steuerventil ein Druck haltbar, wobei ein energieeffizienter Betrieb möglich ist.
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Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform des Steuerventils vorgeschlagen, dass die erste Sitzanlage axial-fixiert ist und das erste Schieberelement relativ zu dem Ventilschieber axial-verschiebbar ist, und wobei bevorzugt die zweite Sitzanlage axial-fixiert ist und das zweite Schieberelement relativ zu dem Ventilschieber axial-fixiert ist.
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Bei dieser Ausführungsform ist beispielsweise das erste Schieberelement als Zylinder, beispielsweise als Hülse, mit einer zentralen Durchgangsöffnung für den Ventilschieber eingerichtet. Der Ventilschieber erstreckt sich durch das erste Schieberelement hindurch zu dem zweiten Schieberelement und zu einem Schließelement, beispielsweise ein zylindrischer Abschnitt des Ventilschiebers bevorzugt mit einer Steuerkante, für den Ventileinlauf. Das erste Schieberelement ist mittels eines (ersten) Energiespeicherelements, beispielsweise einer Schraubendruckfeder, an einem Anschlag des Ventilschiebers axial vorgespannt abgestützt. Damit ist der erste Ventilauslass (mittels der Vorspannkraft) verschließbar, während der zweite Ventilauslass noch offen ist. Zum Schließen des zweiten Ventilauslasses wird die Stellung des ersten Schieberelements überdrückt, also ein axialer Überhub ausgeführt, wobei lediglich das Energiespeicherelement eine größere Energie einspeichert, und beispielsweise das erste Schieberelement stärker in die erste Sitzanlage gepresst wird.
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In einer einfachen Ausführungsform ist das zweite Schieberelement mit dem Ventilschieber axial-fixiert und die zweite Sitzanlage ist mit dem Ventilkörper axial-fixiert. Die Relativbewegung zwischen Ventilschieber und Ventilkörper entspricht also der Steuerstellung des zweiten Schieberelements beziehungsweise der Öffnungsstellung der zweiten Sitzkontaktpaarung. Besonders bevorzugt ist auch das Schließelement für den Ventileinlauf mit dem Ventilschieber axial-fixiert. Eine Doppelpassung ist hier unschädlich, weil sie einander axial-entgegengesetzt aktuiert werden. Im geöffneten Zustand der zweiten Sitzkontaktpaarung wird der Volumenstrom beziehungsweise der Druck an dem Ventileinlauf gesteuert, beispielsweise mittels einer Steuerkante. Bei einer unmittelbaren Steuerung der Steueröffnung des Ventileinlaufs ist die zweite Sitzkontaktpaarung weit genug offen, um dabei die Steuerung nicht zu beeinflussen beziehungsweise die Beeinflussung ist (beispielsweise empirisch) bekannt. Im geschlossenen Zustand der zweiten Sitzkontaktpaarung ist ein Grad der Offenstellung des Ventileinlaufs nicht relevant.
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Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform des Steuerventils vorgeschlagen, dass das erste Schieberelement relativ zu dem Ventilschieber axial-fixiert ist und die erste Sitzanlage relativ zu dem Ventilkörper axial-verschiebbar ist, wobei bevorzugt das zweite Schieberelement relativ zu dem Ventilschieber axial-fixiert ist und die zweite Sitzanlage relativ zu dem Ventilkörper axial-verschiebbar ist.
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Bei dieser Ausführungsform ist das erste Schieberelement mit dem Ventilschieber axial-fixiert. Der Ventilschieber ist weiterhin mit dem zweiten Schieberelement und mit dem Schließelement, bevorzugt mit einer Steuerkante, für den Ventileinlauf verbunden. Die erste Sitzanlage ist mittels eines (ersten) Energiespeicherelements, beispielsweise eines Tellerfeder-Pakets, an einem Anschlag des Ventilkörpers axial vorgespannt abgestützt. Damit ist der erste Ventilauslass (mittels der Vorspannkraft) verschließbar, während der zweite Ventilauslass noch offen ist. Zum Schließen des zweiten Ventilauslasses wird die Stellung des ersten Schieberelements überdrückt, also ein axialer Überhub ausgeführt, wobei lediglich das Energiespeicherelement eine größere Energie einspeichert, und beispielsweise das erste Schieberelement stärker in die erste Sitzanlage gepresst wird.
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In einer einfachen Ausführungsform ist das zweite Schieberelement mit dem Ventilschieber axial-fixiert und die zweite Sitzanlage ist mit dem Ventilkörper axial-fixiert. Die Relativbewegung zwischen Ventilschieber und Ventilkörper entspricht also der Steuerstellung des zweiten Schieberelements beziehungsweise der Öffnungsstellung der zweiten Sitzkontaktpaarung. Besonders bevorzugt ist auch das Schließelement für den Ventileinlauf mit dem Ventilschieber axial-fixiert. Eine Doppelpassung ist hier unschädlich, weil sie einander axial-entgegengesetzt aktuiert werden. Zur Erläuterung wird insoweit auf die vorhergehend beschriebene Ausführungsform verwiesen.
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In einer anderen Ausführungsform ist zwar das zweite Schieberelement mit dem Ventilschieber axial-fixiert, aber die zweite Sitzanlage ist mit dem Ventilkörper nicht axial-fixiert, sondern axial-verschiebbar. Die Relativbewegung zwischen der zweiten Sitzanlage und dem Ventilkörper ermöglicht eine Feinjustierung der Geschlossenstellung des zweiten Schieberelements, bevorzugt sogar ein selbsttätiges Nachjustieren im Betrieb bei auftretendem Verschleiß, beispielsweise Abrieb. Ganz besonders bevorzugt ist die zweite Sitzkontaktpaarung dabei axial relativ zu dem mittels Steuerkante gesteuerten Ventileinlauf feinjustierbar. Im Übrigen gilt für diese Ausführungsform die Beschreibung der unmittelbar vorstehend beschriebenen Ausführungsform mit der axial-fixierten zweiten Sitzkontaktpaarung.
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Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform des Steuerventils vorgeschlagen, dass das zweite Schieberelement zum Öffnen und Schließen des Ventileinlaufs sowie zum Öffnen und Schließen des zweiten Ventilauslasses eingerichtet ist, wobei ein erster Bypass-Kanal den geöffneten Ventileinlauf und den geöffneten zweiten Ventilauslass verbindet, und
dass das erste Schieberelement zum Öffnen und Schließen eines zweiten Bypass-Kanals eingerichtet ist, wobei der zweite Bypass-Kanal den geöffneten ersten Ventilauslass und den geöffneten zweiten Ventilauslass verbindet,
wobei bevorzugt der erste Ventilauslass und der zweite Ventilauslass bei geschlossenem Ventileinlauf mittels des ersten Bypass-Kanals verbunden sind,
und besonders bevorzugt das erste Schieberelement dauerhaft eine Spaltdichtung zu dem zweiten Bypass-Kanal bildet.
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Diese Ausführungsform ist besonders vorteilhaft, um die Druckverhältnisse, also die Aktorkräfte und Antagonistenkräfte, von den erforderlichen Volumenströmen zu entkoppeln. Wenn beispielsweise ein Betätigungszylinder einer Reibkupplung mittels dieses Steuerventils gesteuert werden soll, können für unterschiedliche Betätigungsweglängen und/oder Betätigungsgeschwindigkeiten die durchströmbaren Querschnitte der Bypass-Kanäle daran angepasst werden, ohne dass der Aktor und/oder ein Energiespeicherelement angepasst oder gar ausgetauscht werden muss.
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Das zweite Schieberelement ist hier mit seiner zweiten Anpressfläche weg-weisend von dem Schließelement des Ventileinlaufs ausgerichtet, sodass ein erster Bypass-Kanal an dem zweiten Schieberelement vorbeiführt, also dieses überbrückt. In einer Ausführungsform ist das Schließelement und die zweite Anpressfläche an einem gemeinsamen Element, beispielsweise einem zylindrischen Absatz des Ventilschiebers, an dem Ventilschieber axial-fixiert. Das erste Schieberelement ist in Richtung der zweiten Anpressfläche axial hinter dem zweiten Schieberelement angeordnet. Wenn das erste Schieberelement relativ zu dem Ventilschieber axial-verschiebbar ist, dann ist bevorzugt das erste Schieberelement an dem zweiten Schieberelement mittels eines ersten Energiespeicherelements axial vorgespannt abgestützt. Bei einer axial-verschiebbaren ersten Sitzanlage ist diese an dem Ventilkörper axial vorgespannt abgestützt. In einer einfachen Ausführungsform ist das erste Schieberelement relativ zu dem Ventilschieber und relativ zu dem zweiten Schieberelement axial-fixiert.
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Der zweite Bypass-Kanal ist als Entlastungskanal eingerichtet, sodass sichergestellt ist, dass der Ventilschieber nicht gegen ein eingeschlossenes Flüssigkeitsreservoir anarbeiten muss. In einer Ausführungsform ist der zweite Bypass-Kanal zusätzlich als Ablaufverbindung zwischen dem zweiten Ventilauslass und dem ersten Ventilauslass eingerichtet. Sofern der zweite Bypass-Kanal ausschließlich als Entlastungskanal eingerichtet ist, ist dauerhaft eine Spaltdichtung zu dem zweiten Bypass-Kanal gebildet, beispielsweise mittels eines Zylinderfortsatzes in Richtung der ersten Anpressfläche hinter dem ersten Schieberelement, beispielsweise als Absatz auf dem Ventilschieber.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist eine unmittelbare Ablaufverbindung zwischen dem zweiten Ventilauslass und dem ersten Ventilauslass mittels des ersten Bypass-Kanals gebildet, wenn der Ventileinlauf geschlossen ist. Ein Schließschieber bei dem ersten Ventilauslass, welcher den ersten Ventilauslass schließt, wenn der Ventileinlauf geöffnet ist, wird in der geschlossenen Stellung des Ventileinlaufs so weit verschoben, dass der erste Ventilauslass geöffnet wird. Dabei ist dann zugleich der zweite Ventilauslass geöffnet. Der erste Bypass-Kanal verbindet dann also den ersten Ventilauslass und den zweiten Ventilauslass, und zwar unmittelbar, wobei das zweite Schieberelement überbrückt ist.
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In einer Ausführungsform ist die erste Sitzkontaktpaarung und/oder die zweite Sitzkontaktpaarung feinjustierbar, bevorzugt mittels einer jeweiligen relativ zu dem Ventilkörper axial-verschiebbaren Sitzanlage.
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Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform des Steuerventils vorgeschlagen, dass die Sitzanlage der axial-verschiebbaren Sitzkontaktpaarung axial-weicher als das korrespondierende Schieberelement ausgeführt ist und die Sitzanlage mit einem axialen Übermaß gefertigt ist, sodass die Sitzanlage von dem korrespondierenden Schieberelement zumindest bei einem ersten Schließen des korrespondierenden Ventilauslasses dauerhaft axial verlagert wird,
wobei bevorzugt die Sitzanlage mittels eines Federelements axial-weicher als das korrespondierende Schieberelement gebildet ist,
und besonders bevorzugt das Federelement in einem verlagerten Zustand mechanisch fixiert ist.
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Bei dieser Ausführungsform ist eine selbsttätige Feinjustierung mittels mechanischer Weichheit der betreffenden Sitzkontaktpaarung ermöglicht. Beispielsweise ist eine Materialpaarung von Anpressfläche und korrespondierender Sitzanlage derart eingestellt, dass eine der beiden Flächen die andere bei einem entsprechenden Justierdruck plastisch oder bei einem Betriebsdruck elastisch verformt. Geeignet als weicheres Material ist beispielsweise Aluminium (für eine plastische Verformung) mit Stahl als härterem Material. Bei einer rein elastischen Verformung eignet sich beispielsweise ein gummi-elastischer Werkstoff. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die (axiale) Weichheit mittels eines Federelements gebildet. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist ein solches Federelement nach einer Verlagerung mechanisch fixiert, beispielsweise als Tellerfeder (-Paket), welche sich beim Einfedern radial in den Ventilkörper eingräbt oder mit dem Ventilkörper verkantet. In einer Ausführungsform ist die mechanische Fixierung nur so gering, dass sie sich unter einer zulässigen Außenlast, beispielsweise Rüttellast, lösen kann. Dann wird beim nächsten Ventilhub die Feinjustierung wieder selbsttätig ausgeführt.
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Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Aktorsystem für ein Betätigungseinheit einer Reibkupplung vorgeschlagen, aufweisend zumindest die folgenden Komponenten:
- - ein Steuerventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche;
- - eine hydraulische Versorgungseinrichtung, welche mit dem Ventileinlauf verbunden ist;
- - einen Tankanschluss, welcher mit dem ersten Ventilauslass verbunden ist;
- - einen Betätigungsanschluss, welcher mit dem zweiten Ventilauslass verbunden ist,
wobei bei in dem Betätigungsanschluss aufgebautem Betriebsdruck der erste Ventilauslass und der zweite Ventilauslass mittels des Ventilschiebers zugleich verschließbar sind.
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Das Aktorsystem ist für eine Betätigungseinheit einer Reibkupplung eingerichtet, aber beispielsweise auch für eine schaltbare Übersetzung oder eine Bremsvorrichtung einsetzbar. Sofern das Steuerventil besonders energiesparend eingesetzt werden soll, ist der entlastete Zustand, also bei offener Verbindung zwischen dem ersten Ventilauslass und dem zweiten Ventilauslass, der Hauptzustand, während dieser Hauptzustand von einem zu einem aktiven Aktor zum Betätigen des Ventilschiebers antagonistischen Energiespeicherelement gehalten wird. Das Steuerventil sitzt zum Steuern zwischen einer hydraulischen Versorgungseinrichtung, einem Betätigungsanschluss und einem Tankanschluss. Die hydraulische Versorgungseinrichtung ist eine aktive Pumpe oder ein (beispielsweise etwa druckkonstanter) Druckkreislauf, beispielsweise für die Motorsteuerung einer Verbrennungskraftmaschine. Der Tankanschluss ist bevorzugt druckfrei gestellt und mit einem Überlauftank verbunden, welcher bevorzugt zum Zurückführen von hydraulischer Flüssigkeit zu der hydraulischen Versorgungseinrichtung eingerichtet ist. An dem Tankanschluss liegt zumindest ein so geringer Druck an, dass die Betätigungseinheit vollständig entlastbar ist, und zwar passiv, also ohne Pumpleistung. Der Betätigungsanschluss verbindet den zweiten Ventilauslass mit einer Betätigungseinheit, beispielsweise einem Nehmerzylinder.
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Mittels des Steuerventils ist nun ermöglicht, dass ohne zusätzliche Funktionseinheiten, beispielsweise ein Schließventil, der Betriebsdruck an dem Betätigungsanschluss haltbar ist und der Druck der hydraulischen Versorgungseinrichtung dazu nicht benötigt wird, beispielsweise eine Pumpe abgeschaltet beziehungsweise die Leistung an der Pumpe eines Druckkreislaufs reduziert werden kann.
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Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Betriebsverfahren für ein Aktorsystem nach einer Ausführungsform gemäß der obigen Beschreibung vorgeschlagen, wobei das Betriebsverfahren die folgenden Schritte in der genannten Reihenfolge umfasst:
- i. an dem Ventileinlauf Bereitstellen eines Versorgungsdrucks der hydraulischen Versorgungseinrichtung;
- ii. Öffnen oder Offenhalten des Ventileinlaufs, Öffnen oder Offenhalten des zweiten Ventilauslasses und mittels einer erhöhten Stellkraft an dem Ventilschieber Schließen oder Geschlossenhalten des ersten Ventilauslasses;
- iii. Aufbauen eines Drucks in dem Betätigungsanschluss bis Erreichen eines Betriebsdrucks;
- iv. mittels einer weiter erhöhten Stellkraft an dem Ventilschieber Schließen des Ventileinlaufs, Schließen des zweiten Ventilauslasses und Geschlossenhalten des ersten Ventilauslasses; und
- v. wenn ein Abbau des Betriebsdrucks in dem Betätigungsanschluss gewünscht ist, Öffnen des ersten Ventilauslasses und des zweiten Ventilauslasses.
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Das genannte Betriebsverfahren ist zum Aufbauen eines, bevorzugt hohen, Betriebsdrucks mittels des zuvor beschriebenen Steuerventils eingebunden in das zuvor beschriebene Aktorsystem ausführbar. Hier ist der reguläre Ablauf beschrieben, bei welchem zunächst ein gewünschter Betriebsdruck an dem Betätigungsanschluss aufgebaut wird und anschließend (zu einem beliebig späteren Zeitpunkt) der Betriebsdruck wieder vollständig abgebaut wird. Selbstverständlich ist ein solcher regulärer Ablauf auch unterbrechbar, beispielsweise ein Abbau des Drucks wie in Schritt v. beschrieben schon vor Erreichen des gewünschten Betriebsdrucks einleitbar. Auch muss ein Druck an dem Betätigungsanschluss vor dem erneuten Aufbau eines gewünschten Betriebsdrucks nicht vollständig abgebaut werden. Weiterhin sei darauf hingewiesen, dass auch unterschiedliche Betriebsdrücke einstellbar sind, beispielsweise für unterschiedliche geforderte Betätigungsstellungen und/oder Betätigungskräfte einer Betätigungseinheit. Beispielsweise ist einer Reibkupplung bei abgebautem Druck an dem Ventileinlauf in einer Zwischenstellung (beispielsweise schlupfende Drehmomentübertragung) fixierbar, indem der zweite Ventilauslass geschlossen gestellt wird und ein reduzierter Betriebsdruck gehalten wird.
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Es sei darauf hingewiesen, dass Verfahrensaspekte, wie sie in dem Zusammenhang mit dem Steuerventil und dem Aktorsystem in der übrigen Beschreibung erläutert sind, zumindest optionaler Bestandteil des aufgezeigten Betriebsverfahrens sind. Weiterhin sei darauf hingewiesen, dass in einer Ausführungsform mit einem in beiden Richtungen wirkenden Aktor zu dem Betätigen des Ventilschiebers eine Zunahme der Stellkraft nahezu vernachlässigbar sein kann und sich auf die Gegendruckwirkung der hydraulischen Flüssigkeit an den Schieberelementen sowie der entgegengerichteten Überweg-Kraft an dem ersten Ventilauslass beschränkt. Bei einem Aktor, welcher mit einem antagonistisch-wirkenden Energiespeicherelement zusammenarbeitet, ist die Stellkraft zu dem Ausführen von Schritt ii. und Schritt iv. maßgeblich von der Federkennlinie des Energiespeicherelements definiert, beispielsweise wenn eine schnelle passive Reaktion (schnelles Ablaufverhalten) des Steuerventils erwünscht ist. Bei einer Ausführungsform mit Geschlossenstellung im passiven Zustand ist die Zunahme der Stellkraft die Differenz aus der (dann abnehmenden) aktiven Aktorkraft und der (meist ebenfalls abnehmenden, aber weniger stark abnehmenden) passiven Speicherkraft.
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Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform des Betriebsverfahrens vorgeschlagen, dass weiterhin einen Schritt vi. nach Schritt iv. umfasst:
- Verringern des Versorgungsdrucks der hydraulischen Versorgungseinrichtung an dem Ventileinlauf,
wobei bevorzugt anschließend die Stellkraft an dem Ventilschieber verringert wird.
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Weil sich bei vielen Anwendungen infolge der erforderlichen Leitungslängen und Leitungskomplexität die Leckage an dem hydraulischen Versorgungssystem beziehungsweise dem steuerventilseitigen Druckzuleitungssystem nur wenig beeinflussen lässt, ist es besonders vorteilhaft, wenn dort der Druck verringert beziehungsweise vollständig abgebaut werden kann. Damit kann darauf verzichtet werden, den Betriebsdruck über das gesamte Druckzuleitungssystem zu halten, und Leckageverluste müssen somit nicht nachgefördert werden. Damit wird an der hydraulischen Versorgungseinrichtung zudem erheblich Energie eingespart. Dabei ist aber zugleich mit dem Steuerventil keine zusätzliche, Bauraum einnehmende Steuereinrichtung notwendig. Vielmehr ist einzig eine Aktorkraft zum Halten des Ventilschiebers in der vollständig geschlossenen Stellung (gemäß Schritt iv.) aufzubringen. Alternativ ist zum Abbau des Drucks eine aktive, also Energie aufnehmende, Aktorkraft aufzubringen, und beim Geschlossenhalten wirkt passiv ein E nergiespeicherelem ent.
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Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Justierverfahren für ein Steuerventil nach einer Ausführungsform gemäß der obigen Beschreibung vorgeschlagen, wobei das Justierverfahren die folgenden Schritte in der genannten Reihenfolge umfasst:
- a. Einschieben des Ventilschiebers in den Ventilkörper;
- b. axiales Andrücken des ersten Schieberelements gegen die korrespondierende erste Sitzanlage und/oder des zweiten Schieberelements gegen die korrespondierende zweite Sitzanlage mit einer Montagekraft;
- c. während Schritt b., Erfassen der Dichtigkeit der ersten Sitzkontaktpaarung und/oder der zweiten Sitzkontaktpaarung; und
- d. sobald eine ausreichende Dichtigkeit an der ersten Sitzkontaktpaarung und/oder der zweiten Sitzkontaktpaarung erreicht ist, Abbrechen des Schritts b..
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Die Dichtigkeit wird in diesem Justierverfahren indirekt oder direkt erfasst. Eine indirekte Erfassung ist beispielsweise über eine Erfassung von einer Volumenänderung oder einer Druckänderung in einem Nehmerzylinder, wobei dann die Leckage des angeschlossenen Systems bekannt oder zumindest vernachlässigbar sein muss. Beispielsweise wird die Dichtigkeit auf einem Teststand mit hinlänglich bekannten Randbedingungen ermittelt. Das genannte Justierverfahren zeigt lediglich eine mögliche Variante einer Justierung beziehungsweise Feinjustierung eines Steuerventils gemäß der vorangehenden Beschreibung auf. Dieses Justierverfahren hat den Vorteil, dass es blind durchführbar ist, also einzig basierend auf Druckmesswerten beziehungsweise (Leckage-) Volumenstrommessungen ohne zusätzliche Einblicke in das Steuerventil. In einer Ausführungsform wird das Justierverfahren wiederholt, beispielsweise im Betrieb, wenn die Dichtigkeit ungenügend geworden ist. Die Dichtigkeit wird zumindest mittelbar im Betrieb überwacht, beispielsweise mittels einer Drucküberwachung in einem Nehmerzylinder und/oder der Stellung eines Nehmerkolbens in einer Betätigungseinheit. Bevorzugt ist die Montagekraft, mittels welcher die Dichtigkeit der betreffenden Sitzkontaktpaarung einstellbar ist, deutlich größer als die maximal erforderliche Stellkraft im Betrieb des Steuerventils, also beim Halten der Geschlossenstellung. Alternativ entspricht die Montagekraft auch betragsmäßig der maximal erforderlichen Stellkraft. Dann findet potenziell bei jedem Schließen des zweiten Ventilauslasses ein Justieren statt. Das Justieren kennzeichnet sich aber dadurch, dass eine Verbesserung der Dichtigkeit stattfindet und/oder eine axiale Relativbewegung zwischen der Anpressfläche und der korrespondierenden Sitzanlage der Sitzkontaktpaarung.
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Die oben beschriebene Erfindung wird nachfolgend vor dem betreffenden technischen Hintergrund unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen, welche bevorzugte Ausgestaltungen zeigen, detailliert erläutert. Die Erfindung wird durch die rein schematischen Zeichnungen in keiner Weise beschränkt, wobei anzumerken ist, dass die Zeichnungen nicht maßhaltig sind und zur Definition von Größenverhältnissen nicht geeignet sind. Es wird dargestellt in
- 1: Steuerventil in einer ersten Ausführungsform;
- 2: Steuerventil in einer zweiten Ausführungsform;
- 3: Steuerventil in einer dritten Ausführungsform;
- 4: Steuerventil in einer vierten Ausführungsform;
- 5: Aktorsystem mit Steuerventil;
- 6: Flussdiagramm eines Betriebsverfahrens des Aktorsystems; und
- 7: Flussdiagramm eines Justierverfahrens des Steuerventils.
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In 1 ist ein Funktionsschema eines Steuerventils 1 gezeigt, bei welchem ein Ventileinlauf 12, ein erster Ventilauslass 4 und ein zweiter Ventilauslass 8 in einem Ventilkörper 3 vorgesehen sind. Diese Öffnungen sind mittels eines Ventilschiebers 15, welcher entlang der gezeigten Ventilachse 14 aktiv hin und her verschiebbar ist, steuerbar öffenbar und schließbar. Im gezeigten Zustand ist der erste Ventilauslass 4 geschlossen, indem eine zugehörige erste Anpressfläche 30 gegen die korrespondierende erste Sitzanlage 7 gedrückt ist, welche die erste Sitzkontaktpaarung 5 bilden. Dies wird erreicht, indem mit einer Stellkraft 26 der Ventilschieber 15 in der Darstellung von links nach rechts geschoben wird. Dadurch schiebt (hier für eine einfache Montierbarkeit) ein von einer Schiebersicherung 40, beispielsweise einem Sicherungsring, gehaltener separater hülsenartiger Schieberabsatz 39 des Ventilschiebers 15 gegen ein erstes Energiespeicherelement 33, hier als Druckfeder ausgeführt. Das erste Energiespeicherelement 33 wiederum schiebt das erste Schieberelement 6 gegen die erste Sitzanlage 7. In diesem Zustand ist sowohl der zweite Ventilauslass 8 als auch die Steueröffnung 13 geöffnet. Bei dieser Ausführungsform ist der Druck bei einem, beispielsweise konstanten, Versorgungsdruck 25 an dem Ventileinlauf 12 mittels einer Steuerkante 28 des Schließelements 29 steuerbar. Das Schließelement 29 ist mit dem Ventilschieber 15 axial-fixiert, beispielsweise einstückig gebildet. Sobald ein gewünschter Betriebsdruck an dem zweiten Ventilauslass 8 beziehungsweise in einer Betätigungseinheit 20 (vergleiche 5) anliegt, wird der Ventilschieber 15 weiter nach rechts verschoben, also die erste Sitzkontaktpaarung 5 überdrückt und das erste Energiespeicherelement 33 weiter eingefedert, solange beziehungsweise soweit bis eine zweite Anpressfläche 31 des zweiten Schieberelements 10 gegen eine korrespondierende zweite Sitzanlage 11 gedrückt ist. Zwar wird dabei zugleich die Steueröffnung 13 kurzzeitig weiter geöffnet, also der Volumenstrom und der Druck nehmen zu, aber dies ist für die meisten Anwendungen nicht funktionsbeeinträchtigend. Sobald der zweite Ventilauslass 8 geschlossen ist, ist ein eingestellter Betriebsdruck in dem zweiten Ventilauslass 8 haltbar. Wenn der Druck in dem zweiten Ventilauslass 8 wieder abgelassen werden soll, wird der Ventilschieber 15 wieder nach links verfahren, und zwar bei der gezeigten Ausführungsform passiv mittels eines dritten Energiespeicherelements 35, welches mittels des Schließelements 29 auf den Ventilschieber 15 einwirkt und im geschlossenen Zustand von der Stellkraft 26 gespannt worden ist. Weil hinter dem Schließelement 29 eine Hubkammer vorzusehen ist, welche nicht vollständig leckagefrei stellbar ist, ist dort noch ein Entlastungskanal 37 vorgesehen, welcher beispielsweise ebenfalls mit einem Überlauftank 38 verbunden ist (vergleiche 5). Somit ist mit dieser Ausführungsform eines Steuerventils 1 eine hohe Dynamik abbildbar, wobei zugleich ein Betriebsdruck bei abgebautem Druck an dem Ventileinlauf 12 mittels des ersten Schieberelements 6 und des zweiten Schieberelements 10 haltbar ist.
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In 2 ist eine zweite Ausführungsform eines Steuerventils 1 gezeigt, welches funktional den gleichen Aufbau wie die Ausführungsform in 1 zeigt. Es wird insoweit auf die dortige Beschreibung verwiesen. Im Unterschied dazu ist die relative Verschiebbarkeit an der ersten Sitzkontaktpaarung 5 umgekehrt aufgebaut; nämlich ist die erste Sitzanlage 7 an einer (äußeren) Hülse 49 gebildet, wobei die äußere Hülse 49 vorgespannt mittels des ersten Energiespeicherelements 33 relativ zu dem Ventilkörper 3 axial verschiebbar ist. Die korrespondierende erste Anpressfläche 30 ist hingegen wie die zweite Anpressfläche 31 und die Steuerkante 28 zu dem Ventilschieber 15 axial-fixiert. Unabhängig davon ist zusätzlich eine (innere) Hülse 50 vorgesehen, welche wie die äußere Hülse 49 vorgespannt mittels eines zweiten Energiespeicherelements 34 relativ zu dem Ventilkörper 3 axial verschiebbar ist. Damit ist ein Feinjustieren des axialen Abstands zwischen der ersten Sitzkontaktpaarung 5 und der Steuerkante 28 möglich. In einer bevorzugten Ausführungsform setzt sich das zweite Energiespeicherelement 34 nach einmaligem Einschub fest, stellt also ein die zweite Sitzkontaktpaarung 9 beziehungsweise ein die zweite Sitzanlage 11 weich-machendes Federelement 19 dar. Bevorzugt ist ein solcher einmaliger Einschub einzig mittels einer Montagekraft 27 ausführbar, wobei die Montagekraft 27 größer ist als die Stellkraft 26 zum Betätigen des Steuerventils 1 beziehungsweise des Ventilschiebers 15.
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In 3 ist eine weitere Ausführungsform eines Steuerventils 1 mit den zuvor beschriebenen Funktionen in Bezug auf die Ausführungsformen der 1 und der 2 dargestellt. Es wird insoweit auf die dortige Beschreibung verwiesen. Im Unterschied zu der Ausführungsform gemäß 2 ist diese Ausführungsform mit zwei Bypass-Kanälen 16, 17 ausgeführt, womit eine Trennung von Volumenstrom und Steuerdruck geschaffen ist. Weiterhin ist im Unterschied zu der Ausführungsform gemäß 2 der Ventileinlauf 12 zwischen dem ersten Ventilauslass 4 (links) und dem zweiten Ventilauslass 8 (rechts) angeordnet. Der erste Bypass-Kanal 16 verbindet den Ventileinlauf 12 und den zweiten Ventilauslass 8. Der zweite Bypass-Kanal 17 verbindet den ersten Ventilauslass 4 mit der ersten Sitzkontaktpaarung 5 und bildet zugleich einen Entlastungskanal 37. Das erste Schieberelement 6 ist nun in der Darstellung ganz rechts angeordnet. Das zweite Schieberelement 10 ist links angrenzend an das erste Schieberelement 6 angeordnet. Das zweite Schieberelement 10 beziehungsweise der entsprechende Absatz auf dem Ventilschieber 15 ist auf der gegenüberliegenden Seite (links) mit der Steuerkante 28 ausgeführt, also zugleich das Schließelement 29. In dem gezeigten Zustand ist sowohl die erste Sitzkontaktpaarung 5 als auch die zweite Sitzkontaktpaarung 9 geschlossen. Die Steueröffnung 13 ist offen. Ein Betriebsdruck an dem zweiten Ventilauslass 8 ist nicht abbaubar, weil die erste Sitzkontaktpaarung 5 geschlossen ist und nicht über einen zweiten Bypass-Kanal 17 zu dem ersten Ventilauslass 4 abfließen kann. Ein Versorgungsdruck 25 an dem Ventileinlauf 12 kann nicht zu dem ersten Ventilauslass 4 abfließen, weil dort ein Schließschieber 36 vorgesehen ist. Wenn nun der Ventilschieber 15 aus dem gezeigten Zustand nach links verschoben wird, wird über den ersten Bypass-Kanal 16 eine kommunizierende Verbindung geschaffen, indem das zweite Schieberelement 10 von dem ersten Bypass-Kanal 16 überbrückt ist. Dann ist ein Betriebsdruck an dem zweiten Ventilauslass 8 aufbaubar. Wenn der Ventilschieber 15 noch weiter nach links verschoben wird, dann wird auch der erste (wie in 2 axial vorgespannt belastete) Ventilauslass 4 geöffnet und über den zweiten Bypass-Kanal 17 ist eine kommunizierende Verbindung zu dem ersten Ventilauslass 4 freigegeben. Dann baut sich der Druck an dem zweiten Ventilauslass 8 ab.
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In 4 ist eine Ausführungsform eines Steuerventils 1 gezeigt, welche der Ausführungsform gemäß der Darstellung in 3 ähnlich ist. Es wird insoweit auf die dortige Beschreibung verwiesen. Im Unterschied zu der Ausführungsform gemäß 3 ist eine weitere Öffnung bei dem ersten Ventilauslass 4 geschaffen, welche von dem Schließschieber 36 in der gezeigten Stellung geschlossen gehalten ist. Wenn der Schließschieber 36 weiter nach links verschoben wird, so wird diese zusätzliche Öffnung zu dem ersten Bypass-Kanal 16 geöffnet, zugleich beziehungsweise kurz zuvor wird aber die Steueröffnung 13 des Ventileinlaufs 12 von dem Schließelement 29 geschlossen. Der zweite Ventilauslass 8 wird dabei zu der anderen Seite des ersten Bypass-Kanals 16 geöffnet, indem das zweite Schieberelement 10 aus der zweiten Sitzanlage 11 gehoben wird. Damit ist ein Abbauen des Drucks an dem zweiten Ventilauslass 8 unmittelbar über den ersten Bypass-Kanal 16 ermöglicht, welcher das zweite Schieberelement 10 überbrückt. Der zweite Bypass-Kanal 17 ist dann ein reiner Entlastungskanal 37 und eine dauerhafte (nicht leckagefreie) Spaltdichtung 18 ist bei der ersten Sitzkontaktpaarung 5 geschaffen.
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In 5 ist rein schematisch ein Aktorsystem 2 mit einem Steuerventil 1 beispielsweise nach einer Ausführungsform gemäß einer Ausführungsform nach 1 bis 4 gezeigt. Hier wird eine Reibkupplung 21 mittels einer hydraulischen Betätigungseinheit 20 aktiv geöffnet oder geschlossen. Die Reibkupplung 21 umfasst eine axial-fixierte Gegenplatte 44 und eine axial verschiebbare Anpressplatte 43 und eine dazwischen rein reibschlüssig drehmomentübertragend verbindbare Reibscheibe 45. Die Betätigungseinheit 20 wirkt mittels eines Betätigungskolbens 42 auf die Anpressplatte 43 über eine Tellerfeder 46 (beziehungsweise eine Membranfeder). Der Betätigungskolben 42 wird von der in den Betätigungszylinder 41 eingebrachten hydraulischen Flüssigkeit axial bewegt. Der Betätigungszylinder 41 wird über eine Betätigungsleitung 51 mit dem Betätigungsanschluss 24 des Steuerventils 1 verbunden und ist so steuerbar mit einem Volumenstrom beziehungsweise einem Steuerdruck versorgbar. Das Steuerventil 1 wiederum wird über einen Versorgungsanschluss 48 von einer hydraulischen Versorgungseinrichtung 22, hier mit einer Pumpe dargestellt, mit einem Versorgungsdruck 25 beaufschlagt. Über den Tankanschluss 23 kann hydraulische Flüssigkeit in den Überlauftank 38 abströmen. Der Betätigungsanschluss 24 ist an dem zweiten Ventilauslass 8, der Tankanschluss 23 an dem ersten Ventilauslass 4 und der Versorgungsanschluss 48 an dem Ventileinlauf 12 angeordnet. Der Vollständigkeit halber ist zudem der Entlastungskanal 37 beziehungsweise eine separate Leitung zur Entlastung zu dem Überlauftank 38 dargestellt. Von dem Tankanschluss 23 ist eine Tankleitung 52 zu dem Überlauftank 38 gebildet. Von dem Überlauftank 38 ist (bevorzugt) eine Versorgungsleitung 53 zu der hydraulischen Versorgungseinrichtung 22 vorgesehen. Das Steuerventil 1 beziehungsweise der Ventilschieber 15 sind mittels eines Aktors 47 betätigbar und damit ein Betriebsdruck in dem Betätigungszylinder 41 steuerbar, beispielsweise ausgehend von einem konstanten Versorgungsdruck 25 an dem Versorgungsanschluss 48, zumindest dann, wenn der Ventileinlauf 12 geöffnet ist, und ein eingestellter Betriebsdruck ist unabhängig von einem Versorgungsdruck 25 an dem Versorgungsanschluss 48 von dem Steuerventil 1 haltbar.
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In 6 ist ein Flussdiagramm eines Betriebsverfahrens in einer vorteilhaften Ausführungsform für ein Aktorsystem 2, wie beispielsweise in 5 gezeigt, dargestellt. Auf den Wunsch, den Betriebsdruck anzuheben wird zunächst in einem Schritt i. in dem Ventileinlauf 12 ein Versorgungsdruck 25 bereitgestellt, beispielsweise indem eine hydraulische Versorgungseinrichtung 22 aktiv angesteuert wird.
Darauf wird in Schritt ii. der Ventileinlauf 12 und der zweite Ventilauslass 8 geöffnet.
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Der erste Ventilauslass 4 wird, sofern nicht bereits geschlossen, nun geschlossen.
Dazu wird von dem Aktor 47 eine entsprechende Stellkraft 26 auf den Ventilschieber 15 ausgeübt.
Nun kann sich in Schritt iii. der Betriebsdruck an dem Betätigungsanschluss 24 und damit in einem Betätigungszylinder 41 aufbauen, um beispielsweise die Reibkupplung 21 gemäß 5 aktiv zu öffnen.
Ist der Betriebsdruck wunschgemäß aufgebaut, so wird in Schritt iv. der Ventileinlauf 12 und der zweite Ventilauslass 8 geschlossen. Der erste Ventilauslass 4 bleibt geschlossen, indem die erste Sitzkontaktpaarung 5 überdrückt wird. Die Stellkraft 26 des Aktors 47 wird dazu weiter erhöht beziehungsweise ein vergrößerter Stellweg von dem Aktor 47 abgefragt.
In einem optionalen Schritt vi. wird nach Schritt iv. der Versorgungsdruck 25 der hydraulischen Versorgungseinrichtung 22 an dem Ventileinlauf 12 abgebaut, beispielsweise indem die hydraulische Versorgungseinrichtung 22 abgeschaltet wird. Aufgrund der geringeren fluidischen Kräfte auf den Ventilschieber 15 wird bevorzugt anschließend die Stellkraft 26 des Aktors 47 an dem Ventilschieber 15 verringert. Wird nun ein Abbau des Betriebsdrucks in dem Betätigungsanschluss 24 gewünscht, beispielsweise ein (passives) Schließen der Reibkupplung 21, so wird in einem Schritt v. der erste Ventilauslass 4 und der zweite Ventilauslass 8 geöffnet, während der Ventileinlauf 12 geschlossen gehalten wird. Der Druck in der Betätigungseinheit 20 baut sich durch Ablaufen der hydraulischen Flüssigkeit in den Überlauftank 38 ab. Soll ein Betriebsdruck über einen langen Zeitraum gehalten werden und ist die Leckage in dem Steuerventil 1, in der Betätigungseinheit 20 und/oder in der Betätigungsleitung 51 zu groß, so werden die Schritte iii. und iv. (und optional vi.) wiederholt. Soll der Aufbau eines Betriebsdrucks zu einem beliebigen Zeitpunkt in dem Betriebsverfahren abgebrochen werden, so wird der jeweils aktuelle Schritt abgebrochen und Schritt v. ausgeführt.
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In 7 ist ein Flussdiagramm eines Justierverfahrens des Steuerventils 1, wie es beispielsweise in 1 bis 4 gezeigt ist, dargestellt. Zunächst wird in einem Schritt a. der Ventilschieber 15 in den Ventilkörper 3 eingeschoben. Dieser Schritt a. ist beispielsweise ein vorgelagerter Montageschritt in einem separaten Montageverfahren. Bevorzugt ist das Justierverfahren in ein Montageverfahren integriert. Alternativ oder zusätzlich ist das Justierverfahren in eine Wartung integriert.
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In einem anschließenden Schritt b. wird mit einer Montagekraft 27 das erste Schieberelement 6 solange gegen die korrespondierende erste Sitzanlage 7 und/oder das zweite Schieberelement 10 gegen die korrespondierende zweite Sitzanlage 11 gedrückt bis in einer parallel in Schritt c. durchgeführten Überwachung der Dichtigkeit der ersten Sitzkontaktpaarung 5 und/oder der zweiten Sitzkontaktpaarung 9 in einem Schritt d. eine ausreichende Dichtigkeit an der ersten Sitzkontaktpaarung 5 beziehungsweise der zweiten Sitzkontaktpaarung 9 erreicht ist. Dann wird Schritt b. abgebrochen. Das Steuerventil 1 ist justiert. In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Steuerventil 1 in dem Montageverfahren bereits soweit vorjustiert, dass das Steuerventil 1 bereits funktioniert und in dem Justierverfahren wird einzig die Dichtigkeit verbessert. Dann wird das Justieren in dem Justierverfahren auch als Feinjustieren bezeichnet.
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Mit dem hier vorgeschlagenen Steuerventil und Betriebsverfahren, sowie dem Justierverfahren ist auf geringem Bauraum ein effizienter Betrieb einer Betätigungseinheit bei geringem Kostenaufwand ermöglicht.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Steuerventil
- 2
- Aktorsystem
- 3
- Ventilkörper
- 4
- erster Ventilauslass
- 5
- erste Sitzkontaktpaarung
- 6
- erstes Schieberelement
- 7
- erste Sitzanlage
- 8
- zweiter Ventilauslass
- 9
- zweite Sitzkontaktpaarung
- 10
- zweites Schieberelement
- 11
- zweite Sitzanlage
- 12
- Ventileinlauf
- 13
- Steueröffnung
- 14
- Ventilachse
- 15
- Ventilschieber
- 16
- erster Bypass-Kanal
- 17
- zweiter Bypass-Kanal
- 18
- Spaltdichtung
- 19
- Federelement
- 20
- Betätigungseinheit
- 21
- Reibkupplung
- 22
- hydraulische Versorgungseinrichtung
- 23
- Tankanschluss
- 24
- Betätigungsanschluss
- 25
- Versorgungsdruck
- 26
- Stellkraft
- 27
- Montagekraft
- 28
- Steuerkante
- 29
- Schließelement
- 30
- erste Anpressfläche
- 31
- zweite Anpressfläche
- 32
- Durchgangsöffnung
- 33
- erstes Energiespeicherelement
- 34
- zweites Energiespeicherelement
- 35
- drittes Energiespeicherelement
- 36
- Schließschieber
- 37
- Entlastungskanal
- 38
- Überlauftank
- 39
- Schieberabsatz
- 40
- Schiebersicherung
- 41
- Betätigungszylinder
- 42
- Betätigungskolben
- 43
- Anpressplatte
- 44
- Gegenplatte
- 45
- Reibscheibe
- 46
- Tellerfeder
- 47
- Aktor
- 48
- Versorgungsanschluss
- 49
- äußere Hülse
- 50
- innere Hülse
- 51
- Betätigungsleitung
- 52
- Tankleitung
- 53
- Versorgungsleitung
