WO2020182358A1

WO2020182358A1 - Druckregelventil und vorrichtung mit einem derartigen druckregelventil zum steuern oder regeln eines drucks eines druckfluids in einem pilotdruckraum

Info

Publication number: WO2020182358A1
Application number: PCT/EP2020/051613
Authority: WO
Inventors: Björn Bergfeld
Original assignee: Kendrion Villingen GmbH
Current assignee: Kendrion Villingen GmbH
Priority date: 2019-03-14
Filing date: 2020-01-23
Publication date: 2020-09-17
Anticipated expiration: 2021-09-14
Also published as: US20220221883A1; JP7320613B2; DE102019106494B4; CN113631833B; US11886207B2; JP2022525312A; CN113631833A; DE102019106494A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Druckregelventil (30) zum Steuern oder Regeln eines Drucks eines Druckfluids in einem Pilotdruckraum (12), umfassend ein Ventilgehäuse (50) mit mindestens einem Eingang (41), der mit dem Pilotdruckraum (12) fluidisch verbindbar ist, und mindestens einem Ausgang (43), einen fest in Druckregelventil (30) angeordneten Wandungsabschnitt (51), der einen Durchtrittskanal (60) aufweist, der vom Druckfluid durchströmbar ist, und einen ersten Ventilsitz (58) bildet, einen Stößel (52), der mittels einer bestrombaren Betätigungseinrichtung (49) entlang einer Längsachse (L) bewegbar im Ventilgehäuse (50) gelagert ist, ein erstes Dichtelement (54), welches einen zweiten Ventilsitz (66) bildet, entlang der Längsachse (L) bewegbar im Ventilgehäuse (50) gelagert ist und mittels einer ersten Feder (56) gegen die Betätigungsrichtung (B) der Betätigungseinrichtung (53) in eine Verschlussstellung vorgespannt wird, in welcher das erste Dichtelement (54) am ersten Ventilsitz (58) anliegt und vom Druckfluid in die Betätigungsrichtung (B) bewegbar ist, und ein zweites Dichtelement (64), welches am Stößel (52) befestigt ist, wobei der zweite Ventilsitz (66) bezogen auf die Längsachse (L) axial versetzt zum ersten Ventilsitz (58) angeordnet ist, und eine zweite Feder (68), welche das zweite Dichtelement (64) in die erste Stellung vorspannt.

Description

Druckregelventil und Vorrichtung mit einem derartigen Druckregelven til zum Steuern oder Regeln eines Drucks eines Druckfluids in einem Pilotdruckraum

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Druckregelventil zum Steuern oder Regeln eines Drucks eines Druckfluids in einem Pilotdruckraum. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Vorrichtung mit einem derarti gen Druckregelventil, mit welcher der Druck des Druckfluids im Pi lotdruckraum regelbar ist.

Als Druckfluide werden üblicherweise Hydraulikflüssigkeiten oder Druckluft verwendet. Pilotdruckräume in hydraulisch oder pneumatisch betriebenen Vorrichtungen dienen dazu, vorgesteuerte Ventile, häufig auch als hydraulische oder pneumatische Schieber ausgeführt, zu steuern oder zu regeln. Wenn vorgesteuerte Ventile als Proportional ventile oder Proportionalschieber ausgestaltet werden, können die Volumenströme, die das Proportionalventil oder den Proportional schieber durchströmen, mit dem Druck im Pilotdruckraum innerhalb be stimmter Grenzen stufenlos eingestellt werden.

Ein Beispiel derartiger hydraulisch oder pneumatisch betriebener Vorrichtungen sind Schwingungsdämpfer in Kraftfahrzeugen, bei denen die Dämpfungscharakteristik vom das Proportionalventil durchströmen den Volumenstrom des verwendeten Druckfluids abhängt. Je nach Volu menstrom kann eine eher komfortbetonte weichere Dämpfung oder eine eher sportlichere härtere Dämpfung eingestellt werden. Bei Schwin gungsdämpfern wird eine bestrombare Betätigungseinrichtung verwen det, mit welcher mehrere Dämpfungscharakteristiken vom Fahrer vorge geben oder je nach Fahrzustand des Kraftfahrzeugs oder nach Zustand des Bodenbelags, entlang welchem sich das Kraftfahrzeug gerade be wegt, von einem Bordcomputer automatisch eingestellt werden können. Es muss aber gewährleistet sein, dass im Falle eines Ausfalls der elektrischen Energie und folglich des Ausfalls der Betätigungsein richtung eine Ausfallsicherung, auch als „Failsafe" bezeichnet, vor handen ist. Hierdurch wird gewährleistet, dass auch im Falle eines Ausfalls der elektrischen Energie das Fahrzeug mit einer bestimmten Dämpfungscharakteristik weiterbetrieben werden kann. Hierbei wird üblicherweise eine mittlere Dämpfungscharakteristik angestrebt, die weder zu hart noch zu weich ist.

Aus diesen Anforderungen ergibt sich ein relativ komplexer Aufbau der Vorrichtung, insbesondere des Schwingungsdämpfers, wie sich bei spielsweise aus der US 2016/0091044 Al und der WO 2016/066314 Al entnehmen lässt. Der Aufbau wird insbesondere dadurch komplex, da mehrere Schieber verwendet werden müssen. Weitere Schwingungsdämpfer sind in der US 2016/0369862 Al, der JP 2009-115319 A, der

US 5,147,018 A, der WO 2011/023351 Al und der US 2005/0016086 Al of fenbart. Insbesondere der in der EP 2 678 581 Bl offenbarte Schwin gungsdämpfer bietet auch im „Failsafe" eine mittlere Dämpfungscha rakteristik .

Aufgabe einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es, ein Druckregelventil zum Regeln eines Drucks eines Druckfluids in einem Pilotdruckraum anzugeben, welches einfach im Aufbau ist und den Druck im Pilotdruckraum auch dann auf ein bestimmbares Maß regelt, wenn keine elektrische Energie zum Bestromen der Betätigungseinrich tung vorhanden ist. Des Weiteren liegt einer Ausgestaltung der vor liegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaf fen, mit welcher der Druck des Druckfluids im Pilotdruckraum regel bar ist und welche mit einem derartigen Druckregelventil betrieben werden kann.

Diese Aufgabe wird mit den in den Ansprüchen 1 und 14 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der Unteransprüche .

Eine Ausführungsform der Erfindung betrifft ein Druckregelventil zum Regeln eines Drucks eines Druckfluids in einem Pilotdruckraum, um fassend - ein Ventilgehäuse mit mindestens einem Eingang, der mit dem Pilotdruckraum fluidisch verbindbar ist, und mindestens einem Ausgang,

- einen fest in Druckregelventil angeordneten Wandungsab

schnitt, der

o einen Durchtrittskanal aufweist, der vom Druckfluid durchströmbar ist, und

o einen ersten Ventilsitz bildet,

- einen Stößel, der mittels einer bestrombaren Betätigungsein richtung entlang einer Längsachse bewegbar im Ventilgehäuse gelagert ist,

- ein erstes Dichtelement, welches

o einen zweiten Ventilsitz bildet,

o entlang der Längsachse bewegbar im Ventilgehäuse gelagert ist und

o mittels einer ersten Feder gegen die Betätigungsrichtung der Betätigungseinrichtung in eine Verschlussstellung vorgespannt wird, in welcher das erste Dichtelement am ersten Ventilsitz anliegt und vom Druckfluid in Betäti gungsrichtung bewegbar ist,

- ein zweites Dichtelement, welches am Stößel befestigt ist und durch Bestromen der Betätigungseinrichtung mittels des Stö ßels entlang der Längsachse zwischen einer ersten Stellung, in welcher das zweite Dichtelement am Wandungsabschnitt an liegt und den Durchtrittskanal verschließt, und einer zweiten Stellung, in welcher das zweite Dichtelement am zweiten Ven tilsitz anliegt, bewegbar ist, wobei der zweite Ventilsitz bezogen auf die Längsachse axial versetzt zum ersten Ventil sitz angeordnet ist, und

- eine zweite Feder, welche das zweite Dichtelement in die ers te Stellung vorspannt.

Die wesentliche Eigenschaft des vorschlagsgemäßen Druckregelventils ist diejenige, dass es mindestens zwei Ventilsitze aufweist, durch welche das Druckfluid strömen kann, wenn der betreffende Ventilsitz geöffnet ist. Das Druckregelventil ist dabei so ausgestaltet, dass das Druckfluid das Druckregelventil durchströmen kann, wenn zumin dest einer der Ventilsitze geöffnet ist. Insofern sind bezogen auf das Öffnungsverhalten der erste Ventilsitz und der zweite Ventilsitz parallel zueinander geschaltet.

Während der zweite Ventilsitz infolge eines Bestromens der Betäti gungseinrichtung und der hieraus resultierenden Bewegung des zweiten Dichtelements direkt oder indirekt geöffnet und geschlossen werden kann, wird der erste Ventilsitz aufgrund des im Druckregelventil wirkenden Drucks geöffnet. Mit anderen Worten wird der zweite Ven tilsitz durch das Bestromen aktiv geöffnet, während der der erste Ventilsitz aufgrund der herrschenden Druckverhältnisse passiv geöff net wird. Die zweite Feder sorgt dafür, dass der Durchtrittskanal bei Ausfall der Betätigungseinrichtung geschlossen wird.

Dies hat zur Folge, dass selbst dann, wenn die elektrische Energie zum Bestromen der Betätigungseinrichtung nicht zur Verfügung steht, ein Durchströmen des Druckregelventils möglich ist. Der Druck im Pi lotdruckraum kann daher auch beim Ausfall der Stromversorgung ge steuert oder geregelt werden, so dass eine Ausfallsicherung, auch als „Failsafe" bezeichnet, mit nur einem einzigen Druckregelventil bereitgestellt werden kann. Die sich im Falle der Ausfallsicherung einstellende Dämpfungscharakteristik wird von der Wahl der Feder konstante und der Federvorspannung der ersten Feder bestimmt.

Das Druckregelventil kann auch dann geschlossen werden, wenn sich das zweite Dichtelement in der zweiten Stellung befindet und das zweite Dichtelement am zweiten Ventilsitz anliegt. Dann aber ist kein Durchströmen des Druckregelventils und daher keine Steuerung oder Regelung des Drucks im Pilotdruckraum möglich, so dass das zweite Dichtelement im Betrieb des Druckregelventils üblicherweise nicht in die zweite Stellung bewegt wird.

Der erste Ventilsitz und der zweite Ventilsitz sind bezogen auf die Längsachse axial versetzt zueinander angeordnet, um die Bewegbarkeit des zweiten Dichtelements entlang der Längsachse gewährleisten zu können. Das Vorsehen des zweiten Dichtelements zur Drosselung ermög licht eine sehr genaue Einstellung der Öffnungspunkte und der ge wünschten Dämpfungscharakteristik. Bei dem in der EP 2 678 581 Bl offenbarten Druckregelventil wird die Drosselung sowie das Öffnen und Schließen der Ventilsitze mit dem Stößel durchgeführt. Ein zwei tes Dichtelement weist das dort gezeigte Druckregelventil nicht auf. Folglich lässt sich die gewünschte Dämpfungscharakteristik nicht so genau einstellen wie beim vorliegenden Druckregelventil. Zudem kann mit dem vorliegenden Druckregelventil die Dämpfungscharakteristik auf einfache Weise dadurch verändert werden, dass ein anders dimen sioniertes zweites Dichtelement verwendet wird. Bei dem in der EP 2 678 581 Bl offenbarten Druckregelventil muss hierzu der gesamte Stö ßel geändert werden, was deutlich aufwendiger ist.

Im Gegensatz zum in der EP 2 678 581 Bl offenbarten Druckregelventil weist das vorschlagsgemäße Druckregelventil keine bewegliche Ventil kammer mit einem beweglichen Wandungsabschnitt auf. Vielmehr ist der Wandungsabschnitt fest mit dem Ventilgehäuse verbunden. Hierdurch lässt sich die Dämpfungscharakteristik genauer einstellen. Zudem ist die Lagerung der beweglichen Komponenten im Vergleich zum in der EP 2 678 581 Bl offenbarten Druckregelventil vereinfacht.

Nach Maßgabe einer weiteren Ausführungsform weist das erste Dich telement eine vom Druckfluid beaufschlagbare und vom Wandungsab schnitt wegweisende erste Fläche und eine vom Druckfluid beauf schlagbare und zum Wandungsabschnitt hinweisende zweite Fläche auf, wobei die zweite Fläche größer ist als die erste Fläche. Für den Fall, dass keine elektrische Energie zum Bestromen der Betätigungs einrichtung zur Verfügung steht, wird das zweite Dichtelement mit der zweiten Feder in die erste Stellung bewegt, in welcher das zwei te Dichtelement den Durchtrittskanal verschließt. Infolgedessen kann das Druckfluid den Durchtrittskanal nicht durchströmen, so dass sich stromaufwärts vom zweiten Dichtelement ein Druck aufbaut, der sowohl auf die erste Fläche als auch auf die zweite Fläche des ersten Dich telements wirkt. Aufgrund der Tatsache, dass die zweite Fläche grö ßer ist als die erste Fläche, derselbe Druck aber sowohl auf die erste Fläche als auch auf die zweite Fläche wirkt, bringt das Druck fluid eine Fluidkraft auf das erste Dichtelement auf, welche in die Betätigungsrichtung der Betätigungseinrichtung und somit gegen die Vorspannkraft der ersten Feder wirkt. Das erste Dichtelement wird daher solange entlang der Betätigungsrichtung bewegt, bis dass ein Kraftgleichgewicht zwischen der Vorspannkraft der ersten Feder und der vom Druckfluid auf das erste Dichtelement aufgebrachten Fluid kraft hergestellt ist. Der erste Ventilsitz wird geöffnet, so dass das Druckfluid diesen durchströmen kann. Folglich wird auch dann ein Durchströmen des Druckregelventils ermöglicht, wenn keine elektri sche Energie zum Betreiben der Betätigungseinrichtung vorliegt („Failsafe" ) .

Gemäß einer weitergeführten Ausführungsform wird der zweite Ventil sitz von einem im ersten Dichtelement angeordneten Rohr gebildet. Insbesondere dann, wenn konstruktive Änderungen am Druckregelventil vorgenommen werden sollen, die eine andere Positionierung des zwei ten Ventilsitzes erforderlich machen, müssen nur der Durchmesser und/oder die Länge des Rohres und die entsprechende Aufnahme des ersten Dichtelements verändert werden. Das Ventilgehäuse selbst kann unverändert bleiben.

Gemäß einer weiterentwickelten Ausführungsform ist das Rohr entlang der Längsachse bewegbar mit dem ersten Dichtelement verbunden. Dabei bietet es sich an, das Rohr mittels eines Reibschlusses, beispiels weise mittels eines gewissen Übermaßes gegenüber dem ersten Dich telement, mit demselben zu verbinden, damit die Position des zweiten Ventilsitzes im Betrieb des Druckregelventils eindeutig erhalten bleibt. Allerdings kann der Reibschluss bei der Montage des Druckre gelventils mit geeigneten Werkzeugen überwunden werden, so dass sich die Position des zweiten Ventilsitzes justieren lässt. Hierdurch können Magnetkräfte vereinheitlicht werden, die infolge von Tole ranzunterschiede unterschiedlich sein können. Aufgrund von Ferti gungstoleranzen vom Sollwert abweichende Öffnungspunkte können auf relativ einfache Weise korrigiert werden. Nach Maßgabe einer weiteren Ausführungsform wird der Durchtrittska nal von einem Ringspalt zwischen dem Wandungsabschnitt und dem Stö ßel gebildet. In dieser Ausführungsform kann der Durchtrittskanal auf eine konstruktiv einfache Weise realisiert werden.

Gemäß einer weitergebildeten Ausführungsform weist der Wandungsab schnitt eine Durchgangsbohrung auf, die vom Druckfluid durchströmbar ist und die vom ersten Dichtelement nicht verschließbar ist. Die Durchgangsbohrung dient zum Führen des Druckfluids stromabwärts vom ersten Ventilsitz, also nachdem der Druck des Druckfluids auf das gewünschte Maß eingestellt worden ist. Hierdurch lässt sich eine Führung des Druckfluids durch das Druckregelventil mit kurzen Wegen realisieren, die wenige konstruktive Änderungen erforderlich macht.

Nach Maßgabe einer fortentwickelten Ausführungsform sind die Quer- schnittsfläche des Durchtrittskanals oder des Ringspalts größer als die Querschnittsfläche eines vom zweiten Dichtelement ausgehenden Drosselspalts. Die eingangs erwähnte Steuerung oder Regelung des Drucks im Pilotdruckraum erfolgt im Wesentlichen über eine Drosse lung der Strömung des Druckfluids im Druckregelventil. Das Maß der Drosselung wird vom kleinsten durchströmbaren Querschnitt bestimmt. Beim Durchströmen des Druckregelventils passiert das Druckfluid im Wesentlichen zwei Querschnitte, nämlich einerseits den Ringspalt und andererseits den vom zweiten Dichtelement oder vom Stößel gebildeten Drosselspalt. Während der Ringspalt konstruktiv vorgegeben ist und seine Querschnittsfläche nicht verändert werden kann, kann die Quer- schnittsfläche des Drosselspalts infolge einer mehr oder weniger starken Bestromung der Betätigungseinrichtung geändert werden. Auf grund der Tatsache, dass die Querschnittsfläche des Drosselspalts in jeder Stellung des Stößels kleiner ist als die Querschnittsfläche des Ringspalts oder des Durchtrittskanals, ist gewährleistet, dass der Druck im Pilotdruck mittels der Bestromung der Betätigungsein richtung verändert werden kann. Gemäß einer weiterentwickelten Ausführungsform sind die Quer schnittsfläche des ersten Ringspalts und des zweiten größer als die Querschnittsfläche

- des sich zwischen dem zweiten Dichtelement und dem zweiten Ven tilsitz ausbildenden ersten Drosselspalts, oder

- des sich zwischen dem zweiten Dichtelement und dem ersten Dich telement ausbildenden zweiten Drosselspalts, oder

- des sich zwischen dem zweiten Dichtelement und Wandungsab

schnitt ausbildenden dritten Drosselspalts.

Befindet sich das zweite Dichtelement zwischen der ersten Stellung und der zweiten Stellung, wird das Druckfluid in Strömungsrichtung gesehen vom zweiten Dichtelement zunächst radial nach außen, dann parallel zur Längsachse und anschließend wieder radial nach innen gelenkt. Strömt das Druckfluid radial nach außen, durchströmt es ei nen parallel zur Längsachse verlaufenden ersten Drosselspalt. Beim Strömen parallel zur Längsachse durchströmt das Druckfluid einen zweiten Drosselspalt, während es beim Strömen radial nach innen ei nen dritten Drosselspalt durchströmt. Der erste Drosselspalt bildet sich zwischen dem zweiten Dichtelement und dem zweiten Ventilsitz aus. Der zweite Drosselspalt bildet sich zwischen dem zweiten Dich telement und dem ersten Dichtelement aus, während sich der dritte Drosselspalt zwischen dem zweiten Dichtelement und dem Wandungsab schnitt ausbildet.

Je nach Stellung des zweiten Dichtelements ändern sich die Quer schnitte des ersten und des dritten Drosselspalts. Derjenige Dros selspalt, der die kleinste Querschnittsfläche aufweist, soll als ak tiver Drosselspalt bezeichnet werden, da dieser das Maß der Drosse lung des Stroms des Druckfluids bestimmt. Das Druckregelventil ist so ausgelegt, dass unabhängig von der Stellung des Stößels die Quer- schnittsfläche des Ringspalts größer ist als die Querschnittsfläche des aktiven Drosselspalts. Infolgedessen ist gewährleistet, dass der Druck im Pilotdruck mittels der Bestromung der Betätigungseinrich tung verändert werden kann. Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das Druckregelventil als ein Proportionalventil ausgebildet. Der Volumenstrom durch das Druckregelventil kann in dieser Ausführungsform auf folgende Weise geregelt werden: Wie erwähnt, kann das zweite Dichtelement mittels der Betätigungseinrichtung zwischen der ersten Stellung und der zweiten Stellung hin- und her bewegt werden. Das Proportionalventil ist so ausgestaltet, dass sich der Drosselspalt linear ändert, so dass auch der Volumenstrom linear verändert wird. Der Druck im Pi lotdruckraum kann daher proportional zur Bestromung der Betätigungs einrichtung gesteuert werden.

Bei einer weiteren Ausführungsform können der Wandungsabschnitt als ein erstes Federblech und/oder das zweite Dichtelement als ein zwei tes Federblech ausgeführt sein. Der Wandungsabschnitt und das zweite Dichtelement sind in dieser Ausführungsform einerseits mit einer ge ringen Wandstärke ausreichend stabil, andererseits vergleichsweise einfach zu fertigen.

Gemäß einer weiterentwickelten Ausführungsform ist das zweite Dich telement mittels einer Spielpassung mit dem Stößel verbunden. Hier durch lassen sich Toleranzen auf einfache Weise ausgleichen.

Eine weitergebildete Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass das Federblech auf dem Stößel verstemmt ist. Hierdurch kann auf ein fache Weise eine ausreichende Befestigung des Federblechs am Stößel erreicht werden.

Nach Maßgabe einer weiteren Ausführungsform umfasst die Betätigungs einrichtung einen vom Druckfluid durchströmbaren Magnet. Betäti gungseinrichtungen, welche Magneten zum Bewegen eines Stößels ein- setzen, sind weit verbreitet, so dass beim Fertigen des vorliegenden Druckregelventils auf derartige Betätigungseinrichtungen zurückge griffen werden kann. Wenn der Magnet jedoch vom Druckfluid durch strömt werden kann, ergibt sich der Vorteil, dass das Druckfluid als Kühlmittel wirkt, da es zumindest einen Teil der Wärme, die im Be trieb des Magneten entsteht, aus dem Magneten abführen kann. Die thermische Belastung des Magneten wird hierdurch verringert und sei ne Haltbarkeit erhöht .

Eine Ausgestaltung der Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Steu ern oder Regeln eines Drucks in einem Pilotdruckraum, umfassend

- einen Primärkreislauf für ein Druckfluid,

- eine im Primärkreislauf angeordnete Arbeitsmaschine zum Fördern des Druckfluids im Primärkreislauf entlang einer Förderrich tung,

- einen hydraulischen oder pneumatischen Schieber,

- einen Sekundärkreislauf für das Druckfluid,

welcher von einer Abzweigung des Primärkreislaufs aus geht, die bezogen auf die Förderrichtung stromabwärts der Arbeitsmaschine angeordnet ist, und

welcher in einer Einmündung wieder in den Primärkreislauf einmündet ,

- einen im Sekundärkreislauf angeordneten Pilotdruckraum, und

- ein zwischen dem Pilotdruckraum und der Einmündung im Sekundär kreislauf angeordnetes Druckregelventil nach einem der vorheri gen Ausführungsformen, wobei

- der Schieber so angeordnet und ausgestaltet ist, dass der

Schieber den Strom des Druckfluids im Primärkreislauf zwischen der Abzweigung und der Einmündung in Abhängigkeit vom Druck im Pilotdruckraum sperren oder freigeben kann.

Die Vorteile und technischen Effekte, welche mit der vorschlagsgemä ßen Vorrichtung erreicht werden können, entsprechen denjenigen, die mit dem Druckregelventil nach einer der zuvor diskutierten Ausfüh rungsformen erläutert worden sind. Zusammenfassend sei darauf ver wiesen, dass mit nur einem Druckregelventil und nur einem Schieber eine sowohl eine aktive als auch eine passive Regelung des Drucks im Pilotdruckraum erreicht und der konstruktive Aufwand der Vorrichtung gering gehalten werden kann.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist der Schieber als ein Propor tionalschieber ausgestaltet. Der Schieber sperrt in einer Schließ- Stellung je nach Druck im Pilotdruckraum den Primärkreislauf zwi schen der Abzweigung und der Einmündung. In diesem Fall kann das Druckfluid nur über den Sekundärkreislauf von der Abzweigung zur Einmündung strömen. Sobald der Druck im Pilotdruckraum je nach Aus bildung der Vorrichtung über- oder unterschritten hat, wird der Schieber in eine Offenstellung bewegt, so dass das Fluid auch zwi schen der Abzweigung und der Einmündung im Primärkreislauf strömen kann. Einfache Schieber können aber nur zwischen der Offenstellung oder der Schließstellung bewegt werden, so dass der Strom des Druck fluids zwischen der Abzweigung und der Einmündung im Primärkreislauf vollständig entweder freigegeben oder gesperrt werden. Wenn der Schieber aber als ein Proportionalschieber ausgestaltet ist, kann der Volumenstrom des Druckfluids zwischen der Abzweigung und der Einmündung im Primärkreislauf in Abhängigkeit des Drucks im Pilot druckraum eingestellt werden. Da sich der Druck im Pilotdruckraum wiederum mit der Bestromung der Betätigungseinrichtung einstellen lässt, kann demzufolge auch der Volumenstrom des Druckfluids zwi schen der Abzweigung und der Einmündung im Primärkreislauf mit der Bestromung der Betätigungseinrichtung eingestellt und gleichzeitig aber eine Ausfallsicherung für den Fall, dass die Betätigungsein richtung ausfällt, realisiert werden.

Eine weitere Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, dass die Betä tigungseinrichtung des Druckregelventils einen vom Druckfluid durch- strömbaren Magnet umfasst und der Magnet fluidisch mit dem Pilot druckraum oder mit einem externen Druckfluid-Kreislauf verbunden ist. Wie erwähnt, sind Betätigungseinrichtungen, welche Magneten zum Bewegen eines Stößels einsetzen, weit verbreitet, so dass auf derar tige Betätigungseinrichtungen zurückgegriffen werden kann. Wenn der Magnet jedoch vom Druckfluid durchströmt werden kann, ergibt sich der Vorteil, dass das Druckfluid als Kühlmittel wirkt, da es zumin dest einen Teil der Wärme, die im Betrieb des Magneten entsteht, aus dem Magneten abführen kann. Die thermische Belastung des Magneten wird hierdurch verringert und seine Haltbarkeit erhöht. Wenn der Magnet fluidisch mit dem Pilotdruckraum verbunden ist, kann der dort herrschende Druck als Förderdruck für das Druckfluid ver wendet werden, so dass keine weiteren Förderelemente verwendet wer den müssen. Der Aufbau der Vorrichtung wird nicht wesentlich verkom pliziert. Für den Fall, dass der Magnet fluidisch mit einem externen Druckfluid-Kreislauf verbunden ist, kann der Volumenstrom durch den Magnet unabhängig vom Volumenstrom und von den Druckverhältnissen im Sekundärkreislauf verändert werden.

Eine weitere Ausgestaltung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Ar beitsmaschine als eine Pumpe, ein Verdichter oder ein Schwingungs dämpfer ist. Die Schwingungsdämpfer können als Zweirohr- oder

Dreirohr-Schwingungsdämpfer ausgestaltet sein. Derartige Arbeitsma schinen lassen sich mittels der vorschlagsgemäßen Vorrichtung infol ge der Regelung im Pilotdruckraum auf einfache Weise besonders gut steuern oder regeln. Für den Fall, dass die Arbeitsmaschine als ein Schwingungsdämpfer ausgestaltet ist, lässt sich die Dämpfungscharak teristik mittels der Bestromung der Betätigungseinrichtung dahinge hend einstellen, dass sich eine härtere oder weichere Dämpfung ergibt. Fällt die Betätigungseinrichtung aus, wird auch eine Dämp fung gewährleistet, die von der Federvorspannung und der Federkon stanten der ersten Feder abhängt.

Figur 1 einen Schaltplan einer Ausführungsform einer vorschlagsge mäßen Vorrichtung zum Steuern oder Regeln eines Drucks ei nes Druckfluids in einem Pilotdruckraum,

Figur 2A eine Schnittdarstellung durch eine Ausführungsform eines vorschlagsgemäßen Druckregelventils ,

Figur 2B eine vergrößerte Darstellung des in Figur 2A gekennzeich neten Ausschnitts X,

Figur 2C eine separate Darstellung des erste Dichtelements, Figur 3A eine prinzipielle und nicht maßstabsgerecht vergrößerte Darstellung eines Teils des in Figur 2A gekennzeichneten Ausschnitts X, bei welcher sich das Druckregelventil in einem ersten Betriebszustand befindet,

Figur 3B eine prinzipielle und nicht maßstabsgerecht vergrößerte

Darstellung eines Teils des in Figur 2A gekennzeichneten Ausschnitts X, bei welcher sich das Druckregelventil in einem zweiten Betriebszustand befindet, und

Figur 3C eine prinzipielle und nicht maßstabsgerecht vergrößerte

Darstellung eines Teils des in Figur 2A gekennzeichneten Ausschnitts X, bei welcher sich das Druckregelventil in einem dritten Betriebszustand befindet.

In Figur 1 ist ein Schaltplan einer Vorrichtung 10 zum Steuern oder Regeln eines Drucks eines Druckfluids in einem Pilotdruckraum 12 dargestellt. Als Druckfluid kann eine Hydraulikflüssigkeit oder Druckluft verwendet werden, wobei sich die folgende Beschreibung auf ein Druckfluid bezieht, welches als eine Hydraulikflüssigkeit ausge staltet ist. Die Vorrichtung 10 umfasst einen Primärkreislauf 14, in welchem das Druckfluid mittels einer Arbeitsmaschine 16 gefördert werden kann. Unter einer Arbeitsmaschine 16 soll ein Bauteil ver standen werden, mit welchem insbesondere mechanische Arbeit auf das Druckfluid derart übertragen werden kann, dass es in der mit dem Pfeil PI gekennzeichneten Förderrichtung im Primärkreislauf 14 ge fördert wird.

Bezogen auf die mit dem Pfeil PI gekennzeichnete Förderrichtung ist stromabwärts der Arbeitsmaschine 16 eine Abzweigung 18 angeordnet, von welcher ein Sekundärkreislauf 20 ausgeht, der ebenfalls vom Druckfluid durchströmt werden kann. Auf die genaue Ausgestaltung des Sekundärkreislaufs 20 wird später genauer eingegangen.

Stromabwärts von der Abzweigung 18 ist im Primärkreislauf 14 eine Einmündung 22 vorgesehen, an welcher der Sekundärkreislauf 20 wieder in den Primärkreislauf 14 mündet. Im dargestellten Beispiel ist die Einmündung 22 mittels einer Niederdruckkammer 23 realisiert.

Ausgehend von der Niederdruckkammer 23 mündet der Primärkreislauf 14 wieder in die Arbeitsmaschine 16.

Wie aus der Figur 1 ersichtlich, ist stromabwärts von der Abzweigung 18 ein Schieber 24 angeordnet, der im dargestellten Ausführungsbei spiel als ein Proportionalschieber 26 ausgeführt ist, der mit einer Feder 25 zusammenwirkt. Der Sekundärkreislauf 20 kann vom Schieber 24 nicht gesperrt werden. Der Schieber 24 ist zwischen zwei Positio nen verstellbar, wobei in einer ersten Position, welche die Figur 1 dargestellt ist, der Schieber 24 den Primärkreislauf 14 zwischen der Abzweigung 18 und der Einmündung 22 sperrt. In der zweiten Position hingegen ist die Fluidverbindung zwischen der Abzweigung 18 und der Einmündung 22 im Primärkreislauf 14 gegeben. Der Schieber 24 ist als ein 2/2-Ventil ausgeführt.

Die Feder 25 wirkt so mit dem Schieber 24 zusammen, dass er in die erste Position vorgespannt wird. Zwischen der Arbeitsmaschine 12 und der Abzweigung 18 geht eine erste Steuerleitung 27 aus, die mit dem Schieber 24 verbunden ist. Weiterhin geht vom Pilotdruckraum eine zweite Steuerleitung 29 aus, welche wie die erste Steuerleitung 27 ebenfalls mit dem Schieber 24 verbunden ist. Das über die erste Steuerleitung 27 zum Schieber 24 geleitete Druckfluid wirkt in ent gegengesetzter Richtung auf den Schieber 24 in Vergleich zu dem über die zweite Steuerleitung 29 zum Schieber 24 geleitete Druckfluid.

Das über die zweite Steuerleitung 29 zum Schieber 24 geführte Druck fluid wirkt in derselben Richtung wie die Feder 25.

Ausgehend von der Abzweigung 18 ist stromabwärts vom Schieber 24 im Sekundärkreislauf 20 eine drosselnde Hauptblende 28 vorgesehen. An schließend mündet der Sekundärkreislauf 20 in den bereits erwähnten Pilotdruckraum 12. Vom Pilotdruckraum 12 geht eine Stromabwärts vom Pilotdruckraum 12 ist ein Druckregelventil 30 ange ordnet, dessen Funktion als ein magnetgesteuertes 3/2-Ventil und ein hierzu parallel geschaltetes rein hydraulisch gesteuertes 3/2 Ventil aufgefasst werden kann. Auf die genaue konstruktive Ausgestaltung des Druckregelventils 30 wird später genauer eingegangen.

Stromabwärts des Druckregelventils 30 verläuft eine erste Leitung 32 direkt zur Niederdruckkammer 23, während sich eine zweite Leitung 34 in eine erste Unterleitung 36 und eine zweite Unterleitung 38 auf spaltet, wobei in der ersten Unterleitung 36 ein Rückschlagventil 40 und in der zweiten Unterleitung 38 eine Nebenblende 42 angeordnet sind. Das Rückschlagventil 40 und die Nebenblende 42 sind parallel zueinander geschaltet. Stromabwärts des Rückschlagventil 40 und der Nebenblende 42 vereinigen sich die erste Unterleitung 36 und die zweite Unterleitung 38 wieder. Von dort aus führt die zweite Leitung 34 wie auch die erste Leitung 32 zur Niederdruckkammer 23. Wie be reits erwähnt, mündet der Sekundärkreislauf 20 in der Niederdruck kammer 23 wieder in den Primärkreislauf 14.

Wie bereits erwähnt, lässt sich das vorschlagsgemäße Druckregelven til 30 von seiner Funktion her als ein magnetgesteuertes 3/2-Ventil und einen hierzu parallel geschaltetes, druckgesteuertes 3/2-Ventil auffassen, welches im dargestellten Beispiel einen Eingang 41 und zwei Ausgänge 43 umfasst. Wie aus den später folgenden Ausführungen ersichtlich sein wird, kann das Druckregelventil 30 als ein 3/3- Ventil betrieben werden. Es ist aber auch möglich, das Druckregel ventil 30 so auszugestalten, dass es von seiner Funktion her als ein magnetgesteuertes 2/2-Ventil und einen hierzu parallel geschaltetes, druckgesteuertes 2/2-Ventil aufgefasst werden kann. In diesem Fall weist das Druckregelventil 30 einen Eingang 41 und nur einen Ausgang 43 auf. Anstelle der ersten Leitung 32 und der zweiten Leitung 34 ist dann nur eine gemeinsame Leitung vorhanden (nicht dargestellt) .

Das magnetgesteuerte Ventil weist einen Magnet 44 auf, der im darge stellten Beispiel vom Druckfluid, in diesem Fall von der Hydraulik flüssigkeit, durchströmbar ist. Es ist aber genauso gut möglich, den Magnet 44 so auszuführen, dass er nicht durchströmbar ist. Im in Fi gur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Magnet 44 an einen externen Druckfluid-Kreislauf 46 angeschlossen, welcher eine Förder pumpe 48 zum Fördern des Druckfluids im externen Druckfluid- Kreislauf 46 aufweist. Nicht dargestellt ist eine Ausführungsform, in welcher der Magnet 44 fluidisch mit dem Primärkreislauf 14 und/oder Sekundärkreislauf 20 verbunden ist. Beispielsweise kann der Magnet 44 fluidisch mit dem Pilotdruckraum 12 und der Niederdruck kammer 23 verbunden sein.

In Figur 2A ist eine Ausführungsform des vorschlagsgemäßen Druckre gelventils 30 anhand einer Schnittdarstellung gezeigt. Der in Figur 2A gekennzeichnete Ausschnitt X ist in den Figuren 2B und 3A vergrö ßert dargestellt. Folglich bezieht sich die nachfolgende Beschrei bung sowohl auf die Figur 2A als auch auf die Figuren 2B und 3A. Zum besseren Verständnis sind in den Figuren 2A und 3A auch der Pilot druckraum 12 und die Niederdruckkammer 23 dargestellt.

Das Druckregelventil 30 umfasst ein Ventilgehäuse 50, in welchem im bezogen auf die in Figur 2A gewählte Darstellung linken Bereich der bereits erwähnte Schieber 24 angeordnet ist. Zudem ist in Figur 2A der Primärkreislauf 14 angedeutet, der vom Schieber 24 geöffnet oder geschlossen werden kann.

Weiterhin umfasst das Druckregelventil 30 einen Stößel 52, der ent lang einer Längsachse L bewegbar im Ventilgehäuse 50 gelagert ist und mittels einer bestrombaren Betätigungseinrichtung 49 entlang ei ner Bewegungsrichtung B bewegbar ist. Die Bewegungsrichtung B ver läuft parallel zur Längsachse L. Im Folgenden soll unter Ventilge häuse 50 sämtliche Bauteile verstanden werden, welche in irgendeiner Weise Wandungen und Hohlräume des Druckregelventils 30 bilden. Dabei kann das Ventilgehäuse 50 mehrere derartige Bauteile aufweisen.

Darüber hinaus ist ein Wandungsabschnitt 51 fest im Druckregelventil 30 angeordnet, der einen Durchtrittskanal 60 bildet (Figur 3A) , wel cher vom Druckfluid durchströmbar ist und der als ein Ringspalt 62 ausgeführt ist. Der Ringspalt 62 bildet sich zwischen dem Wandungs abschnitt 51 und dem Stößel 52 aus. Der Wandungsabschnitt 51 bildet ferner einen ersten Ventilsitz 58 und ist in der dargestellten Aus führungsform als ein erstes Federblech 53 ausgestaltet. Darüber hin aus weist der Wandungsabschnitt 51 zumindest eine Durchgangsbohrung 73 auf, auf welche später noch genauer eingegangen wird.

Das in den Figuren 2A bis 2C gezeigte Druckregelventil 30 weist ein erstes Dichtelement 54i nach einem ersten Ausführungsbeispiel auf, welches ebenfalls entlang der Längsachse L bewegbar im Ventilgehäuse 50 gelagert ist. Das erste Dichtelement 54 wird mittels einer ersten Feder 56 gegen einen den Ventilsitz 58 (siehe Figur 3A) vorgespannt, der von einem fest mit dem Ventilgehäuse 50 verbundenen Wandungsab schnitt 51 gebildet wird.

Darüber hinaus umfasst das vorschlagsgemäße gezeigte Druckregelven til 30 ein zweites Dichtelement 64 (siehe Figuren 2B und 3A) , das am Stößel 52 befestigt ist und mit dem Stößel 52 entlang der Längsachse L zwischen einer ersten Stellung, in welcher das zweite Dichtelement 64 am Wandungsabschnitt 51 anliegt und den Durchtrittskanal 60 ver schließt (Figuren 2B und 3A) , und einer zweiten Stellung, in welcher das zweite Dichtelement 64 an einem zweiten Ventilsitz 66 anliegt (nicht dargestellt), verschiebbar ist. Wie insbesondere aus der Fi gur 2C erkennbar, wird der zweite Ventilsitz 66 vom ersten Dichtele ment 54i nach dem ersten Ausführungsbeispiel gebildet. In den Figuren 3A bis 3C ist ein zweites Ausführungsbeispiel des ersten Dichtele ments 54₂ gezeigt, welches sich insbesondere dadurch vom ersten Dich telement 54i nach dem ersten Ausführungsbeispiel unterscheidet, dass der zweite Ventilsitz 66 von einem Rohr 67 gebildet wird, welches unter Ausbildung eines Reibschlusses mit ersten Dichtelement 54₂ ver bunden ist. Folglich kann das Rohr 67 entlang der Längsachse L be wegt werden, wenn eine ausreichend große Kraft auf das Rohr 67 auf gebracht wird. Wird das Rohr 67 verschoben, verändert sich auch die Position des zweiten Ventilsitzes 66, wodurch die Öffnungspunkte des Druckregelventils 30 auf einfache Weise verändert werden können. Wie aus der Figur 3A zu entnehmen ist, weist das Rohr 67 einen In nendurchmesser D_RI und einen Außendurchmesser D_RA auf. Zudem weist der Stößel 52 am zum Rohr 67 hinzeigenden Ende einen Außendurchmesser D_SA auf. In der gezeigten Ausführungsform des Druckregelventils 30 ist der Außendurchmesser D_SA des Stößels 52 kleiner als der Innendurch messer D_RI des Rohres 67. Nicht gezeigt ist eine Ausführungsform, bei welcher der Außendurchmesser D_SA des Stößels 52 größer ist als der Innendurchmesser DRI, aber kleiner als der Außendurchmesser DR_A des Rohres 67.

Das Druckregelventil 30 umfasst weiterhin eine zweite Feder 68 (sie he Figur 2A) , welche mit dem Stößel 52 derart zusammenwirkt, dass das zweite Dichtelement 64 in die erste Stellung vorgespannt und folglich gegen den Wandungsabschnitt 51 gedrückt wird. Insofern bil det der Wandungsabschnitt 51 einen dritten Ventilsitz 70 für das zweite Dichtelement 64.

Das zweite Dichtelement 64 ist als ein zweites Federblech 72 ausge führt, welches mittels einer Spielpassung am Stößel 52 befestigt ist. Die Spielpassung ist so ausgeführt, dass das Federblech 72 in minimalem Umfang sowohl entlang der Längsachse L als auch senkrecht hierzu bewegbar ist. Die Befestigung kann durch ein stirnseitiges Verstemmen des Stößels 52 erfolgen. Das Federblech 72 weist eine Di cke von 0,1 bis 0,5 mm auf.

In Figuren 2A, 2B und 3A befindet sich das Druckregelventil 30 in einem ersten Betriebszustand, während sich das Druckregelventil 30 in Figur 3B und Figur 3C, welche einen Teil des in der Figur 2A ge kennzeichneten Ausschnitts X analog darstellen, in einem zweiten bzw. dritten Betriebszustand befindet.

In Figur 3A befindet sich die Vorrichtung 10 im drucklosen Zustand, in welchem das erste Dichtelement 54₂ mittels der ersten Feder 56 gegen den Wandungsabschnitt 51 und den ersten Ventilsitz 58 und das zweite Dichtelement 64 mittels der zweiten Feder 68 gegen den Wan dungsabschnitt 51 und den dritten Ventilsitz 70 gedrückt werden. Das Druckfluid kann folglich das Druckregelventil 30 nicht durchströmen, so dass auch der zweite Ventilsitz 66 indirekt verschlossen wird.

Die Durchgangsbohrung 73 befindet sich radial außerhalb des ersten Ventilsitzes 58, so dass diese vom ersten Dichtelement 58 nicht ver schlossen werden kann.

In Figur 3B befindet sich das Druckregelventil 30 in einem zweiten Betriebszustand, welcher dem bestimmungsgemäßen Betrieb des Druckre gelventils 30 entspricht. Aufgrund einer Bestromung der Betätigungs einrichtung 49 wird der Stößel 52 entlang der Betätigungsrichtung B, welche bezogen auf die Figuren 2 bis 3C nach links gerichtet ist und parallel zur Längsachse verläuft, verschoben, was zur Folge hat, dass sich das zweite Dichtelement 64 vom Wandungsabschnitt 51 und vom dritten Ventilsitz 70 entfernt und folglich den Durchtrittskanal 60 nicht mehr verschließt. Das Druckfluid, welches von der Arbeits maschine 16 durch den Sekundärkreislauf 20 gefördert wird, kann folglich das Druckregelventil 30 wie in Figur 3B mit dem Pfeil P2 gekennzeichnet durchströmen und somit zur Niederdruckkammer 23 ge langen. Dabei durchströmt das Druckfluid die bereits erwähnte Durch gangsbohrung 73 sowie eine im Gehäuse 50 angeordnete Durchgangsöff nung 84.

Ausgehend von einer parallel zur Längsachse L gerichteten Strömung beim Eintritt in das Druckregelventil 30 und nach Durchtritt durch den zweiten Ventilsitz 66 wird das Druckfluid vom zweiten Dichtele ment 64 zunächst radial nach außen umgelenkt, wobei es einen ersten Drosselspalt 74i durchströmen muss. Anschließend wird das Druckfluid so umgelenkt, dass es im Wesentlichen parallel zur Längsachse L strömt, wobei es einen zweiten Drosselspalt 74₂ durchströmen muss. Danach wird das Druckfluid radial nach innen umgelenkt, so dass es einen dritten Drosselspalt 74₃ durchströmt, bevor es in den Durch trittskanal 60 mit einer im Wesentlichen parallel zur Längsachse L gerichteten Strömung eintritt. Nachdem das Druckfluid den Durch trittskanal 60 sowie die Durchgangsbohrung 73 und die Durchgangsöff nung 84 durchströmt hat, gelangt es in die Niederdruckkammer 23. Der Außendurchmesser D_SA des Stößels 52 ist kleiner als der Innen durchmesser D_RI des Rohres 67. Hieraus folgt, dass sich der erste Drosselspalt 74i vom zweiten Dichtelement 64 ausgehend ausbildet. Bei einer nicht gezeigten Ausführungsform, bei welcher der Außendurch messer D_SA des Stößels 52 am zum Rohr 67 hinweisenden Ende größer ist als der Innendurchmesser DRI, aber kleiner als der Außendurchmesser D_RA des Rohres 67 ist, geht der erste Drosselspalt 74i vom Stößel 52 aus .

Der zweite Drosselspalt 74₂ und der dritte Drosselspalt 74₃ gehen vom zweiten Dichtelement 64 aus. Der erste Drosselspalt 74i weist dabei eine im Wesentlichen parallel zur Längsachse L verlaufende erste Querschnittsfläche Al auf und bildet sich zwischen dem zweiten Ven tilsitz 66 und dem Stößel 52 aus. Der zweite Drosselspalt 74₂ bildet eine im Wesentlichen senkrecht zur Längsachse L verlaufende zweite Querschnittsfläche A2, die sich zwischen dem zweiten Dichtelement 64 und ersten Dichtelement 54₂ erstreckt. Der dritte Drosselspalt 74₃ weist eine im Wesentlichen parallel zur Längsachse L verlaufende dritte Querschnittsfläche A3 auf, die sich zwischen dem zweiten Dichtelement 64 und dem Wandungsabschnitt 51 und insbesondere dem dritten Ventilsitz 70 ausbildet.

Aus einem Vergleich der Figur 3A und Figur 3B geht hervor, dass vor Beginn der Bestromung die dritte Querschnittsfläche A3 gleich null und damit der Durchtrittskanal 60 verschlossen ist. Wird nun mit der Bestromung begonnen, bewegen sich der Stößel 52 zusammen mit dem zweiten Dichtelement 64 in Betätigungsrichtung B vom Wandungsab schnitt 51 weg und hin zum zweiten Ventilsitz 66. Dies hat zur Fol ge, dass sich die dritte Querschnittsfläche A3 vergrößert, während sich die erste Querschnittsfläche Al verkleinert. Unabhängig davon bleibt die zweite Querschnittsfläche A2 konstant. Unabhängig von der Größe der ersten Querschnittsfläche Al, der zweiten Querschnittsflä che A2 und der dritten Querschnittsfläche A3 ist die Querschnitts fläche A4 des Durchtrittskanals 60 so gewählt, dass sie immer größer ist als zumindest eine der ersten, zweiten und dritten Querschnitts fläche Al, A2, A3. Aus Gründen der Regelbarkeit hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Drosselung mit dem ersten Drosselspalt 74i durchgeführt wird. Die Bestromung der Betätigungseinrichtung 49 ist daher so vor zunehmen, dass das zweite Dichtelement 64 zusammen mit dem Stößel 52 möglichst schnell bis über die Mitte der Distanz hinaus zwischen dem dritten Ventilsitz 70 und dem zweiten Ventilsitz 66 bewegt wird.

Dies lässt sich durch einen initialen Peakstrom realisieren. Sobald sich das zweite Dichtelement 64 bezogen auf die Darstellung in den Figuren 2A bis 3B links der Mitte zwischen dem dritten Ventilsitz 70 und dem zweiten Ventilsitz 66 befindet, ist die erste Querschnitts fläche Al des ersten Drosselspalts 74i die kleinste der ersten, zwei ten und dritten Querschnittsfläche Al, A2, A3, so dass die Drosse lung des Druckfluids vom ersten Drosselspalt 74i bestimmt wird.

Beim Durchströmen wird das Druckfluid gedrosselt, wobei die Drosse lung von dem Drosselspalt 74 bestimmt wird, der die kleinste Quer- schnittsfläche A aufweist. Je nachdem, wie stark das Druckfluid beim Durchströmen des Druckregelventils 30 gedrosselt wird, verändert sich auch der Druck im Pilotdruckraum 12. Je stärker gedrosselt wird, desto stärker steigt der Druck im Pilotdruckraum 12 ab. Die Drosselung kann stufenlos erfolgen und hängt von der Stärke der Bestromung der Betätigungseinrichtung 49 ab. Da infolge der Drosse lung auch der Volumenstrom durch das Druckregelventil 30 beeinflusst wird und sich stufenlos einstellen lässt, ist das Druckregelventil 30 als ein Proportionalventil 75 ausgebildet.

Bezugnehmend auf die Figur 1 wird nun die Wirkung des Drucks im Pi lotdruckraum 12 auf den Schieber 24 erläutert. Für den Fall, dass der Druck im Pilotdruckraum 12 größer als der oder gleich dem Druck stromaufwärts des Schieber 24 im Primärkreislauf 14 ist, bleibt der Schieber 24 in der in Figur 1 dargestellten Stellung, so dass der Primärkreislauf 14 zwischen der Abzweigung 18 und der Einmündung 22 gesperrt ist. Eine Fluidverbindung zwischen der Abzweigung 18 und der Einmündung 22 ist nur noch über den Sekundärkreislauf 20 gege ben. Um jedoch die Öffnung des Schiebers 24 zu erleichtern, ist stromabwärts vom Schieber 24 im Sekundärkreislauf 20 die Hauptblende 28 vorgesehen, welche bewirkt, dass der Druck stromabwärts vom

Schieber 24 im Sekundärkreislauf 20 zumindest etwas sinkt. Sinkt zu dem der Druck im Pilotdruckraum 12 aufgrund der oben beschriebenen Bestromung der Betätigungseinrichtung 49 und der hierdurch hervorge rufenen Drosselung des Druckfluids ab, kann der Schieber 24 öffnen und den Primärkreislauf 14 zwischen der Abzweigung 18 und der Ein mündung 22 freigeben. Wie erwähnt ist der Schieber 24 als ein Pro portionalschieber 26 ausgebildet, was bedeutet, dass der Schieber 24 den Primärkreislauf 14 zwischen der Abzweigung 18 und der Einmündung 22 in Abhängigkeit des Drucks im Pilotdruckraum 12 mehr oder weniger weit freigibt. Somit lässt sich der Volumenstrom zwischen der Ab zweigung 18 und der Einmündung 22 proportional zum Druck im Pilot druckraum 12 mit der Bestromung der Betätigungseinrichtung 49 ein stellen .

In Figur 3C ist ein dritter Betriebszustand des Druckregelventils 30 dargestellt, in welchem keine elektrische Energie zum Bestromen der Betätigungseinrichtung 49 zur Verfügung steht. In diesem Fall stellt die zweite Feder 68 (siehe Figur 2) das zweite Dichtelement 64 wie der zurück in die erste Stellung, in der das zweite Dichtelement 64 am dritten Ventilsitz 70 anliegt und den ersten Durchtrittskanal 53 verschließt. Diese Zwischenstellung gleicht dem in der Figur 3A dar gestellten ersten Betriebszustand.

Wie insbesondere aus den Figuren 2B und 2C hervorgeht, weist das erste Dichtelement 54i nach dem ersten Ausführungsbeispiel eine vom Druckfluid beaufschlagbare und vom Wandungsabschnitt 51 wegweisende erste Fläche CI und eine vom Druckfluid beaufschlagbare und zum Wan dungsabschnitt 51 hinweisende zweite Fläche C2 auf. Die zweite Flä che C2 ist dabei größer ist als die erste Fläche CI. Die Kräfte, die infolge des vom Druckfluid ausgehenden Drucks auf das erste Dich telement 54i wirken, sind aufgrund der unterschiedlich großen Flächen CI, C2 nicht gleich, sondern es stellt sich eine in Betätigungsrich tung B gerichtete resultierende Kraft ein, wodurch sich das erste Dichtelement 54i in die Betätigungsrichtung B bewegt. Dabei wird die erste Feder 56 solang komprimiert, bis ein Kräftegleichgewicht zwi schen der resultierenden Kraft und der Vorspannkraft der Feder 56 erreicht ist. Dieser Zustand ist in Figur 3C dargestellt. Anzumerken ist, dass sich das erste Dichtelement 54i nach dem ersten Ausfüh rungsbeispiel bezüglich der ersten Fläche CI und der zweiten Fläche C2 nicht vom ersten Dichtelement 54₂ nach dem zweiten Ausführungsbei spiel unterscheidet .

Das erste Dichtelement 54₂ wird folglich vom ersten Ventilsitz 58 weg bewegt, so dass sich zwischen dem Wandungsabschnitt 51 und dem ers ten Dichtelement 54₂ ein Spalt 76 auftut, durch welchen das Druckflu id strömen und folglich zur Niederdruckkammer 23 gelangen kann

(Pfeil P3) . Je nachdem, welche Querschnittsfläche A dieser Spalt 76 aufweist, wird das Druckfluid beim Durchströmen des Druckregelven tils 30 mehr oder weniger stark gedrosselt. Die Größe der Quer schnittsfläche A des Spalts 76 lässt sich mit der Federvorspannung und der Federkonstanten der ersten Feder 56 einstellen. Folglich ist auch beim Ausfall der Betätigungseinrichtung 49 gewährleistet, dass der Schieber 24 öffnet und der Primärkreislauf 14 zwischen der Ab zweigung 18 und der Einmündung 22 freigegeben wird. Wie bereits er läutert, hängt das Maß, wie weit sich der Schieber 24 öffnet, von der Stärke der Drosselung ab. Folglich kann im Falle des Ausfalls der Versorgung der Betätigungseinrichtung 49 mit elektrischer Ener gie das Maß, wann und wie weit der Schieber 24 öffnet, mit der Fe dervorspannung und der Federkonstanten der ersten Feder 56 gewählt werden („Failsafe") .

Aus den obigen Erläuterungen ergibt sich, dass das erfindungsgemäße Druckregelventil 30 als ein 3/3-Ventil betrieben wird.

Wie erwähnt, spaltet sich die zweite Leitung 34 des Sekundärkreis laufs in die erste Unterleitung 36 und die zweite Unterleitung 38 auf (siehe Figur 1) . Die dort angeordnete geschaltete Nebenblende 42 und das Rückschlagventil 40 sorgen für eine Dämpfung der gesamten Vorrichtung 10 dadurch, dass sie Druckspitzen abfangen. Abschließend soll darauf hingewiesen werden, dass die Arbeitsmaschi ne 16 als eine Pumpe 78, ein Kompressor 80 oder ein Schwingungsdämp fer 82 eines Kraftfahrzeugs ausgestaltet werden kann. Insbesondere für den Fall, dass die Arbeitsmaschine 16 als ein Schwingungsdämpfer 82 ausgebildet ist, kann es notwendig sein, einen hydraulischen

Gleichlauf vorzusehen, damit unabhängig von der Belastungsrichtung des Schwingungsdämpfers 82 das Fluid immer in der in Figur 1 darge stellten Richtung durch den Primärkreislauf 14 und den Sekundär kreislauf 20 gefördert wird. Dabei kann die erfindungsgemäße Vor- richtung 10 für Zweirohr- oder Dreirohr-Schwingungsdämpfer 82 einge setzt werden.

Bezugszeichenliste

10 Vorrichtung

12 Pilotdruckraum

14 Primärkreislauf

16 Arbeitsmaschine

18 Abzweigung

20 Sekundärkreislauf

22 Einmündung

23 Niederdruckkammer

24 Schieber

25 Feder

26 Proportionalschieber

27 erste Steuerleitung

28 Hauptblende

29 zweite Steuerleitung

30 Druckregelventil

32 erste Leitung

34 zweite Leitung

36 erste Unterleitung

38 zweite Unterleitung

40 Rückschlagventil

41 Eingang

42 Nebenblende

43 Ausgang

44 Magnet

46 externer Druckfluid-Kreislauf

48 Förderpumpe

49 Betätigungseinrichtung

50 Ventilgehäuse

51 Wandungsabschnitt

52 Stößel 53 erstes Federblech

54 erstes Dichtelement

54i, 54₂ erstes Dichtelement

56 erste Feder

58 erster Ventilsitz

60 Durchtrittskanal

62 Ringspalt

64 zweites Dichtelement

66 zweiter Ventilsitz

67 Rohr

68 zweite Feder

70 dritter Ventilsitz

72 zweites Federblech

73 Durchgangsbohrung

74 Drosselspalt

74i - 74₃ erster bis dritter Drosselspalt

75 Proportionalventil

76 Spalt

77 Ausnehmung

78 Pumpe

80 Kompressor

82 Schwingungsdämpfer

84 Durchgangsöffnung

A Querschnittsfläche

Al - A4 erste bis vierte Querschnittsfläche

B Betätigungsrichtung

CI erste Fläche

C2 zweite Fläche

DR_A Außendurchmesser Rohr

D_RI Innendurchmesser Rohr

D_SA Innendurchmesser Stößel

L Längsachse

PI - P3 Pfeil

Claims

Patentansprüche

1. Druckregelventil (30) zum Steuern oder Regeln eines Drucks eines Druckfluids in einem Pilotdruckraum (12), umfassend

- ein Ventilgehäuse (50) mit mindestens einem Eingang (41), der mit dem Pilotdruckraum (12) fluidisch verbindbar ist, und mindestens einem Ausgang (43) ,

- einen fest in Druckregelventil (30) angeordneten Wandungsab schnitt ( 51 ) , der

o einen Durchtrittskanal (60) aufweist, der vom Druckfluid durchströmbar ist, und

o einen ersten Ventilsitz (58) bildet,

- einen Stößel (52), der mittels einer bestrombaren Betäti

gungseinrichtung (49) entlang einer Längsachse (L) bewegbar im Ventilgehäuse (50) gelagert ist,

- ein erstes Dichtelement (54), welches

o einen zweiten Ventilsitz (66) bildet,

o entlang der Längsachse (L) bewegbar im Ventilgehäuse (50) gelagert ist und

o mittels einer ersten Feder (56) gegen die Betätigungs

richtung (B) der Betätigungseinrichtung (53) in eine Ver schlussstellung vorgespannt wird, in welcher das erste Dichtelement (54) am ersten Ventilsitz (58) anliegt und vom Druckfluid in die Betätigungsrichtung (B) bewegbar ist ,

- ein zweites Dichtelement (64), welches am Stößel (52) befes tigt ist und durch Bestromen der Betätigungseinrichtung (53) mittels des Stößels (52) entlang der Längsachse (L) zwischen einer ersten Stellung, in welcher das zweite Dichtelement (64) am Wandungsabschnitt (51) anliegt und den Durchtrittska nal (60) verschließt, und einer zweiten Stellung, in welcher das zweite Dichtelement (64) am zweiten Ventilsitz (66) an liegt, bewegbar ist, wobei der zweite Ventilsitz (66) bezogen auf die Längsachse (L) axial versetzt zum ersten Ventilsitz (58) angeordnet ist, und - eine zweite Feder (68), welche das zweite Dichtelement (64) in die erste Stellung vorspannt.

2. Druckregelventil nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, dass das erste Dichtelement (54) eine vom Druckfluid beaufschlagbare und vom Wandungsabschnitt (51) wegweisende erste Fläche (CI) und eine vom Druckfluid beauf schlagbare und zum Wandungsabschnitt (51) hinweisende zweite Fläche (C2 ) aufweist, wobei die zweite Fläche (C2 ) größer ist als die erste Fläche (CI) .

3. Druckregelventil (30) nach einem der vorherigen Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Ventilsitz (66) von ei nem im ersten Dichtelement (54) angeordneten Rohr (67) gebildet wird.

4. Druckregelventil (30) nach Anspruch 3,

dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr (67) entlang der Längsach se (L) bewegbar mit dem ersten Dichtelement (54) verbunden ist.

5. Druckregelventil (30) nach einem der vorherigen Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass der Durchtrittskanal (60) von einem Ringspalt (62) zwischen dem Wandungsabschnitt (51) und dem Stö ßel (52) gebildet wird.

6. Druckregelventil (30) nach einem der vorherigen Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass der Wandungsabschnitt (51) eine Durchgangsbohrung (73) aufweist, die vom Druckfluid durchström- bar ist und die vom ersten Dichtelement (54) nicht verschließbar ist .

7. Druckregelventil (30) nach einem der vorherigen Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittsfläche des Durch trittskanals oder des Ringspalts größer sind als die Quer- schnittsfläche eines vom zweiten Dichtelement (64) ausgehenden Drosselspalts (74) .

8. Druckregelventil (30) nach Anspruch 7,

dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittsfläche (A4) des Ringspalts (62) größer sind als die Querschnittsfläche (Al, A2, A3)

- des sich zwischen dem zweiten Dichtelement (64) und dem zwei ten Ventilsitz (66) oder des sich zwischen dem Stößel (52) und dem Ventilsitz (66) ausbildenden ersten Drosselspalts

( 741 ) , oder

- des sich zwischen dem zweiten Dichtelement (64) und dem ers ten Dichtelement ausbildenden zweiten Drosselspalts (74₂₎, oder

- des sich zwischen dem zweiten Dichtelement (64) und dem Wan dungsabschnitt ausbildenden dritten Drosselspalts (74₃₎.

9. Druckregelventil (30) nach einem der vorherigen Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass das Druckregelventil (30) als ein Proportionalventil (75) ausgebildet ist.

10. Druckregelventil (30) nach einem der vorherigen Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass der Wandungsabschnitt (51) als ein erstes Federblech (53) und/oder das zweite Dichtelement (64) als ein zweites Federblech (72) ausgeführt ist.

11. Druckregelventil (30) nach einem der vorherigen Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Dichtelement (64) mit tels einer Spielpassung mit dem Stößel (52) verbunden ist.

12. Druckregelventil (30) nach Anspruch 10 oder nach den Ansprüchen 10 und 11,

dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Federblech (72) auf dem Stößel (52) verstemmt ist.

13. Druckregelventil (30) nach einem der vorherigen Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungseinrichtung (53) ei nen vom Druckfluid durchströmbaren Magnet (44) umfasst.

14. Vorrichtung zum Steuern und Regeln eines Drucks in einem Pilot druckraum (12), umfassend

- einen Primärkreislauf (14) für ein Druckfluid,

- eine im Primärkreislauf (14) angeordnete Arbeitsmaschine (16) zum Fördern des Druckfluids im Primärkreislauf (14) entlang ei ner Förderrichtung,

- einen hydraulischen oder pneumatischen Schieber (24),

- einen Sekundärkreislauf (20) für das Druckfluid,

o welcher von einer Abzweigung (18) des Primärkreislaufs

(14) ausgeht, die bezogen auf die Förderrichtung stromab wärts der Arbeitsmaschine (16) angeordnet ist, und o welcher in einer Einmündung (22) wieder in den Primär

kreislauf (14) einmündet,

- einen im Sekundärkreislauf (20) angeordneten Pilotdruckraum ( 12 ) , und

- ein zwischen dem Pilotdruckraum (12) und der Einmündung (22) im Sekundärkreislauf (20) angeordnetes Druckregelventil (30) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei

- der Schieber (24) so angeordnet und ausgestaltet ist, dass der Schieber (24) den Strom des Druckfluids im Primärkreislauf (14) zwischen der Abzweigung (18) und der Einmündung (22) in Abhän gigkeit vom Druck im Pilotdruckraum (12) sperren oder freigeben kann .

15. Vorrichtung nach Anspruch 14,

dadurch gekennzeichnet, dass der Schieber (24) als ein Proporti onalschieber (26) ausgestaltet ist.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 oder 15,

dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungseinrichtung (53) des Druckregelventils (30) einen vom Druckfluid durchströmbaren Mag net (44) umfasst und der Magnet (44) fluidisch mit dem Pilot druckraum (12) oder mit einem externen Druckfluid-Kreislauf (46) verbunden ist.

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 16,

dadurch gekennzeichnet, dass die Arbeitsmaschine (16) als eine Pumpe (78), ein Verdichter (80) oder ein Schwingungsdämpfer (82) ist .