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Title:
ELECTROMAGNETIC PILOT VALVE FOR A PRESSURIZED-FLUID SYSTEM
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2019/161880
Kind Code:
A1
Abstract:
Electromagnetic pilot valves for pressurized-fluid systems, comprising an actuator housing part (64), in which an electromagnetic actuator (46) is arranged, a housing part (44), through which flow can pass and in which an inlet opening (94) and a connection opening (108) are formed, and a closing element (74), which can be actuated by means of the electromagnetic actuator (46), are known. The aim of the invention is to also be able to design said electromagnetic pilot valves with two valve seats while achieving particularly small installation space. This aim is achieved, according to the invention, in that the housing part (44) of the pilot valve (12), through which flow can pass, has a housing upper part (90), in which the inlet opening (94) is formed, a housing lower part (80), in which the connection opening (108) is formed, and a valve plate (92), which is clamped between the housing upper part (90) and the housing lower part (80) and has a connection bore (109), by means of which the inlet opening (94) can be fluidically connected to the connection opening (108), the closing element (74) being arranged between the valve plate (92) and the housing upper part (90) or the housing lower part (80).

Inventors:
DICKMANN, Anita (Römerstr. 20, Neuss, 41462, DE)
GRÜNHAGEN, Thomas (Orionweg 3, Velbert, 42549, DE)
HENZE, Nikolaus (Lange Hecke 21, Neuss, 41462, DE)
ROMANOWSKI, Lukas (Schwerinerstr. 11, Osnabrück, 49090, DE)
SCHWARZ, Markus (Venekotenweg 91, Niederkrüchten, 41372, DE)
Application Number:
EP2018/054079
Publication Date:
August 29, 2019
Filing Date:
February 20, 2018
Export Citation:
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Assignee:
PIERBURG GMBH (Alfred-Pierburg-Straße 1, Neuss, 41460, DE)
International Classes:
F16K31/40; F16K1/44; F16K27/02; F16K31/06; F16K31/124
Foreign References:
US4596273A1986-06-24
DE102005027429A12006-09-21
DE8914152U11990-02-08
EP3225799A12017-10-04
US4756331A1988-07-12
DE102008019762A12009-10-22
DE10110401A12002-04-11
US20130152883A12013-06-20
DE102014212329A12015-12-31
Attorney, Agent or Firm:
PATENTANWÄLTE TER SMITTEN EBERLEIN-VAN HOOF RÜTTEN PARTNERSCHAFTSGESELLSCHAFT MBB (Burgunderstr. 29, Düsseldorf, 40549, DE)
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Claims:
P A T E N T A N S P R Ü C H E 1. Elektromagnetisches Vorsteuerventil für ein Druckfluidsystem mit einem Aktorgehäuseteil (64), in dem ein elektromagnetischer Aktor (46) angeordnet ist,

einem durchströmbaren Gehäuseteil (44), in dem eine Einlassöffnung (94) und eine Verbindungsöffnung (108) ausgebildet sind und einem Schließglied (74), welches über den elektromagnetischen Aktor (46) betätigbar ist,

dadurch gekennzeichnet, dass

das durchström bare Gehäuseteil (44) des Vorsteuerventils (12) ein Gehäuseoberteil (90) aufweist, in dem die Einlassöffnung (94) ausgebildet ist, ein Gehäuseunterteil (80) aufweist, in dem die

Verbindungsöffnung (108) ausgebildet ist und eine Ventilplatte (92) aufweist, die zwischen dem Gehäuseoberteil (90) und dem Gehäuseunterteil (80) eingeklemmt ist und eine Verbindungsbohrung (109) aufweist, über die die Einlassöffnung (94) mit der Verbindungsöffnung (108) fluidisch verbindbar ist, wobei das

Schließglied (74) zwischen der Ventilplatte (92) und dem Gehäuseoberteil (90) oder dem Gehäuseunterteil (80) angeordnet ist.

2. Elektromagnetisches Vorsteuerventil für ein Druckfluidsystem nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, dass

das Gehäuseoberteil (90) mit dem Gehäuseunterteil (80) verbunden ist, wodurch die Ventilplatte (92) zwischen dem Gehäuseoberteil (90) und dem Gehäuseunterteil (80) befestigt ist.

3. Elektromagnetisches Vorsteuerventil für ein Druckfluidsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass

im Gehäuseoberteil (90) oder im Gehäuseunterteil (80) eine Durchgangsbohrung (120) ausgebildet ist, zu der in der Ventilplatte (92) eine korrespondierende Durchgangsbohrung (118) ausgebildet ist, wobei Befestigungsmittel (112) vom Gehäuseunterteil (80) oder vom Gehäuseoberteil (90) durch die Durchgangsbohrungen (118, 120) im Gehäuseoberteil (90) oder im Gehäuseunterteil (80) und der Ventilplatte (92) ragen, mittels derer das Gehäuseoberteil (90) am Gehäuseunterteil (80) befestigt ist.

4. Elektromagnetisches Vorsteuerventil für ein Druckfluidsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Befestigungsmittel (112) durch zumindest einen stiftförmigen Vorsprung am Gehäuseoberteil (90) oder am Gehäuseunterteil (80) gebildet sind, der durch die Durchgangsbohrungen (118, 120) in der Ventilplatte (92) und im Gehäuseoberteil (90) oder im Gehäuseunterteil (80) ragen, wobei das aus dem Gehäuseoberteil (90) oder dem Gehäuseunterteil (80) ragende Ende (114) des stiftförmigen Vorsprungs zur formschlüssigen Befestigung verformt sind.

5. Elektromagnetisches Vorsteuerventil für ein Druckfluidsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

von einer zur Ventilplatte (92) weisenden Oberfläche (116) des Gehäuseunterteils (80) zwei stiftförmige Vorsprünge als Befestigungsmittel (112) durch zwei Durchgangsbohrungen (118) in der Ventilplatte (92) und zwei korrespondierende Durchgangsbohrungen (120) im Gehäuseoberteil (90) ragen und an ihren aus dem Gehäuseoberteil (90) ragenden Enden (114) derart verformt sind, dass sie auf einer Oberfläche (122) des Gehäuseoberteils (90) die Durchgangsbohrungen (120) des Gehäuseoberteils (90) abdeckend und radial umgebend aufliegen.

6. Elektromagnetisches Vorsteuerventil für ein Druckfluidsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

am Gehäuseoberteil (90) ein erster Ventilsitz (88) ausgebildet ist, gegen den das Schließglied (74) mittels eines Federelementes (82) belastet ist.

7. Elektromagnetisches Vorsteuerventil für ein Druckfluidsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Einlassöffnung (94) am Gehäuseoberteil (90) axial verläuft und in einen Raum (93) zwischen der Ventilplatte (92) und dem Gehäuseoberteil (90) mündet, in dem das Schließglied (74) angeordnet ist, welches mit dem Ventilsitz (88) korrespondiert, der durch das zum Raum (93) weisende Ende der Einlassöffnung (94) gebildet ist.

8. Elektromagnetisches Vorsteuerventil für ein Druckfluidsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

das Gehäuseunterteil (80) einen hohlzylindrischen Vorsprung (78) aufweist, in dessen Innern ein stiftförmiges Stellglied (76) gelagert ist, welches mittels des Federelementes (82) das Schließglied (74) des Vorsteuerventils (12) in Richtung des Ventilsitzes (88) belastet.

9. Elektromagnetisches Vorsteuerventil für ein Druckfluidsystem nach Anspruch 8,

dadurch gekennzeichnet, dass der hohlzylindrische Vorsprung (78) im Innern einen Absatz (84) aufweist, gegen den das Federelement (82) mit einem ersten axialen Ende anliegt, dessen gegenüberliegendes axiales Ende axial gegen einen Erweiterungsabschnitt (86) des stiftförmigen Stellglieds (76) anliegt.

10. Elektromagnetisches Vorsteuerventil für ein Druckfluidsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

das stiftförmige Stellglied (76) mit seinem ersten axialen Ende im Innern des hohlzylindrischen Vorsprungs (78) an einem bezüglich des Absatzes (84) vom Schließglied (74) abgewandten Führungsabschnitt (85) geführt ist und durch den Erweiterungsabschnitt (86) im Innern des hohlzylindrischen Vorsprungs (78) geführt ist und durch eine Öffnung (98) in der Ventilplatte (92) zum Schließglied (74) ragt.

11. Elektromagnetisches Vorsteuerventil für ein Druckfluidsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

das Vorsteuerventil (12) einen zweiten Ventilsitz (96) aufweist, der an der Ventilplatte (92) durch die zum Raum (93) weisenden Begrenzung der Öffnung (98), durch die das stiftförmige Stellglied (76) verschiebbar ist, gebildet ist und welcher durch das Schließglied (74) freigebbar oder verschließbar ist, wobei der zweite Ventilsitz (96) einen Durchströmungsquerschnitt zwischen der

Verbindungsöffnung (108) und einer Auslassöffnung (110) begrenzt, wobei das Schließglied (74) durch Bestromung des elektromagnetischen Aktors (46) auf den zweiten Ventilsitz (96) aufsetzbar ist.

12. Elektromagnetisches Vorsteuerventil für ein Druckfluidsystem nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass

die Verbindungsöffnung (108) im Gehäuseunterteil (80) über eine korrespondierend angeordnete Verbindungsbohrung (109) in der Ventilplatte (92) mit dem Raum (93) verbunden ist, der über die Öffnung (98), durch die das stiftförmige Stellglied (76) verschiebbar ist, mit der Auslassöffnung (110) verbunden ist, welche am Ende eines Auslasskanals (111) angeordnet ist, der zumindest abschnittsweise durch eine nutförmige Ausnehmung an der Oberfläche (116) des Gehäuseunterteils (80) ausgebildet ist, welche durch die Ventilplatte (92) radial außerhalb der Öffnung (98) geschlossen ist.

13. Elektromagnetisches Vorsteuerventil für ein Druckfluidsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

das Vorsteuerventil (12) eine Ventilstange (72) aufweist, die mit einem Anker (62) des Vorsteuerventils (12) verbunden ist und gegen das Schließglied (74), an dessen gegenüberliegendem Ende das federbelastete stiftförmige Stellglied (76) anliegt, verschiebbar ist.

14. Elektromagnetisches Vorsteuerventil für ein Druckfluidsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

das Schließglied (74) als Kugel ausgebildet ist.

15. Elektromagnetisches Vorsteuerventil für ein Druckfluidsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

das durchström bare Gehäuseteil (44) in einem Strömungsgehäuse (24) angeordnet ist, welches das Gehäuseunterteil (80) radial anliegend umgibt, wobei im Gehäuseunterteil (80) eine Durchgangsöffnung (102) ausgebildet ist, zu der in der Ventilplatte (92) eine korrespondierende Durchgangsöffnung (104) ausgebildet ist, über die die Einlassöffnung (94) fluidisch mit einem Kanal (100) verbunden ist, der sich an einer vom Gehäuseoberteil (90) abgewandten Seite des Gehäuseunterteils (80) erstreckt.

Description:
B E S C H R E I B U N G Elektromagnetisches Vorsteuerventil für ein Druckfluidsystem

Die Erfindung betrifft ein elektromagnetisches Vorsteuerventil für ein Druckfluidsystem mit einem Aktorgehäuseteil, in dem ein elektromagnetischer Aktor angeordnet ist, einem durchströmbaren Gehäuseteil, in dem eine Einlassöffnung und eine Verbindungsöffnung ausgebildet sind und einem Schließglied, welches über den elektromagnetischen Aktor betätigbar ist.

Derartige Vorsteuerventile werden beispielsweise in Verbrennungsmotoren zur Abschaltung von druckgesteuerten Ventilvorrichtungen zur Ölkühlung von Kolben verwendet. Diese Kolbenkühlventile sind üblicherweise als selbstöffnende Sperrventile ausgeführt, die bei einer ausreichenden Druckdifferenz gegen die Kraft einer in Schließrichtung wirkenden Feder den Weg zu den Kühldüsen freigeben. Sie werden in den Kühlkreislauf des Verbrennungsmotors integriert und dienen dazu, einen Durchfluss zu den Kühldüsen zu steuern, die üblicherweise unter den Kolben angeordnet sind. So wird verhindert, dass die Kühldüsen bei nicht ausreichendem Öldruck während der Warmlaufphase oder bei geringer Last unnötig mit Öl versorgt werden und dadurch die Kolben nicht die ökonomisch sinnvolle Betriebstemperatur erreichen. So lässt sich durch die Regelung der Kolbenkühlung der Stickstoffausstoß reduzieren. Entsprechend kann auf diese Weise der Ölbedarf des Motors verringert werden und somit auch die Lebensdauer der Ölpumpe verlängert werden. Zusätzlich ist es bekannt, die Sperrventile über ein elektromagnetisches Vorsteuerventil in eine den Durchlass verschließende Position zu verschieben, indem der auf der Druckseite auf den Regelkörper des Sperrventils wirkende Druck auch auf dessen Rückseite geleitet wird. Hierdurch kann zusätzlicher Ölverbrauch beispielsweise in Abhängigkeit einer tatsächlich vorhandenen Kolbentemperatur weiter verringert werden. Eine derartige Ventilvorrichtung ist beispielsweise aus der US 2013/0152883 Al bekannt. Dabei ist ein federbelastetes kolbenförmiges Sperrventil in einer Bohrung eines Strömungsgehäuses angeordnet, welches einen Einlasskanal, der mit einer Ölpumpe verbunden ist und einen Auslasskanal, der mit einer Einspritzdüse verbunden ist, aufweist Der Einlasskanal ist zusätzlich über einen weiteren Kanal, der sich in ein Elektromagnetventilgehäuse erstreckt, mit dem Einlass eines Elektromagnetventils verbunden, dessen Auslass mit einer Rückseite des kolbenförmigen Sperrventils im Strömungsgehäuse verbunden ist, so dass bei Öffnen des Elektromagnetventils der Einlassdruck sowohl auf der Frontseite als auch auf der Rückseite des Sperrventils wirkt, wodurch dieses aufgrund der wirkenden Federkraft in Schließrichtung verfahren wird. Das verwendete Vorsteuerventil weist einen elektromagnetischen Aktor auf, dessen Anker mit einer Ventilstange verbunden ist, die auf eine im Gehäuse wirkende Kugel wirkt. Diese Ventilvorrichtung benötigt einen großen Bauraum, da zwei zu verbindende Strömungsgehäuse benötigt werden. Das Vorsteuerventil ist lediglich mit einem Einlass und Auslass ausführbar, da keine weiteren Ventilsitze im Strömungsgehäuse vorgesehen werden können. Des Weiteren ist aus der DE 10 2014 212 329 Al eine Ventileinrichtung bekannt, bei der ein elektromagnetisches Vorsteuerventil unmittelbar axial angrenzend zum Sperrventil angeordnet ist, so dass lediglich eine Bohrung zur Aufnahme der Ventileinheit im Strömungsgehäuse vorgesehen werden muss. Das Vorsteuerventil ist jedoch lediglich geeignet, mit einem einzigen Ventilsitz ausgestaltet zu werden, so dass keine aktive Absperrung zweier verschiedener Strömungswege möglich ist. Es stellt sich daher die Aufgabe, ein elektromagnetisches Vorsteuerventil bereit zu stellen, mit dem zumindest zwei Strömungswege absperrbar sind, wobei das Ventil einen möglichst geringen Bauraum benötigen soll. Zusätzlich soll das Strömungsgehäuse möglichst vormontiert und einfach hergestellt werden können. Das elektromagnetische Vorsteuerventil soll genutzt werden können, einen Ölverbrauch eines druckdifferenzgesteuerten Ventils zu reduzieren, indem Leckageströme im geschlossenen Zustand des Sperrventils verhindert werden. Diese Aufgabe wird durch ein elektromagnetisches Vorsteuerventil für ein Druckfluidsystem mit den Merkmalen des Hauptanspruchs 1 gelöst.

Dadurch, dass das durchström bare Gehäuseteil des Vorsteuerventils ein Gehäuseoberteil aufweist, in dem die Einlassöffnung ausgebildet ist, ein Gehäuseunterteil aufweist, in dem die Verbindungsöffnung ausgebildet ist und eine Ventilplatte aufweist, die zwischen dem Gehäuseoberteil und dem Gehäuseunterteil eingeklemmt ist und eine Verbindungsbohrung aufweist, über die die Einlassöffnung mit der Verbindungsöffnung fluidisch verbindbar ist, wobei das Schließglied zwischen der Ventilplatte und dem Gehäuseoberteil oder dem Gehäuseunterteil angeordnet ist, kann das durchström bare Gehäuseteil mit dem Schließglied vormontiert hergestellt werden. Des Weiteren wird es durch die Anordnung des Schließgliedes zwischen der Ventilplatte und einem der anderen Gehäuseteile möglich, dieses Schließglied gegen zwei verschiedene Ventilsitze anliegen zu lassen, wodurch Leckageströme beispielswiese bei Kolbenkühlventilen verhindert werden können, da im geschlossenen Zustand des Sperrventils kein Ölfluss mehr besteht.

Eine besonders einfache Montage ergibt sich, wenn das Gehäuseoberteil mit dem Gehäuseunterteil verbunden ist, wodurch die Ventilplatte zwischen dem Gehäuseoberteil und dem Gehäuseunterteil befestigt ist. So kann das Schließglied, die Ventilplatte, das Gehäuseoberteil und das Gehäuseunterteil mit nur einem Fertigungsschritt miteinander verbunden werden.

In einer weiterführenden Ausführungsform der Erfindung ist im Gehäuseoberteil oder im Gehäuseunterteil eine Durchgangsbohrung ausgebildet, zu der in der Ventilplatte eine korrespondierende Durchgangsbohrung ausgebildet ist, wobei Befestigungsmittel vom Gehäuseunterteil oder vom Gehäuseoberteil durch die Durchgangsbohrungen im Gehäuseoberteil oder im Gehäuseunterteil und der Ventilplatte ragen, mittels derer das Gehäuseoberteil am Gehäuseunterteil befestigt ist. Durch dieses Hindurchragen der Befestigungsmittel durch zwei der übereinanderliegenden Bauteile ergibt sich eine einfache Befestigung dieser Bauteile aneinander, die auch möglichst zentral zur Vermeidung von Spannungen erfolgen kann.

In einer hierzu erneut weiterführenden bevorzugten Ausbildung sind die Befestigungsmittel durch zumindest einen stiftförmigen Vorsprung am Gehäuseoberteil oder am Gehäuseunterteil gebildet, der durch die Durchgangsbohrungen in der Ventilplatte und im Gehäuseoberteil oder im Gehäuseunterteil ragen, wobei die aus dem Gehäuseoberteil oder dem Gehäuseunterteil ragenden Enden der stiftförmigen Vorsprünge zur formschlüssigen Befestigung verformt sind. Entsprechend muss lediglich die Ventilplatte über den stiftförmigen Vorsprung geschoben werden, anschließend das Gehäuseoberteil oder das Gehäuseunterteil auf den Vorsprung des jeweils anderen Gehäuseteils geschoben werden und durch anschließende Verformung entsteht eine formschlüssige Befestigung in nur einem Schritt.

Vorzugsweise ragen von einer zur Ventilplatte weisenden Oberfläche des Gehäuseunterteils zwei stiftförmige Vorsprünge als Befestigungsmittel durch zwei Durchgangsbohrungen in der Ventilplatte und zwei korrespondierende Durchgangsbohrungen im Gehäuseoberteil und sind an ihren aus dem Gehäuseoberteil ragenden Enden derart verformt, dass sie auf einer Oberfläche des Gehäuseoberteils die Durchgangsbohrungen des Gehäuseoberteils abdeckend und radial umgebend aufliegen. So entsteht eine gleichmäßige Befestigung, die einfach hergestellt werden kann, ohne zusätzliche Befestigungsmittel zu benötigen.

Vorteilhafterweise ist am Gehäuseoberteil ein erster Ventilsitz ausgebildet, gegen den das Schließglied mittels eines Federelementes belastet ist. Auf diese Weise kann eine Vorspannung am Schließglied erzeugt werden, so dass als Normalstellung der erste Ventilsitz geschlossen ist.

In einer bevorzugten Ausführungsform verläuft die Einlassöffnung am Gehäuseoberteil axial und mündet in einen Raum zwischen der Ventilplatte und dem Gehäuseoberteil, in dem das Schließglied angeordnet ist, welches mit dem Ventilsitz korrespondiert, der durch das zum Raum weisende Ende der Einlassöffnung gebildet ist. Zusätzliche Bauteile für den Ventilsitz werden nicht benötigt. Des Weiteren ist das Schließglied unverlierbar im Raum angeordnet und kann so vormontiert eingesetzt werden.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist das Gehäuseunterteil einen hohlzylindrischen Vorsprung auf, in dessen Innern ein stiftförmiges Stellglied gelagert ist, welches mittels des Federelementes das Schließglied des Vorsteuerventils in Richtung des Ventilsitzes belastet. So kann auch das Federelement im Innern vormontiert werden, um die Kraft in Richtung des ersten Ventilsitzes aufzubringen.

In einer hierzu weiterführenden Ausführungsform weist der hohlzylindrische Vorsprung im Innern einen Absatz auf, gegen den das Federelement mit einem ersten axialen Ende anliegt, dessen gegenüberliegendes axiales Ende axial gegen einen Erweiterungsabschnitt des stiftförmigen Stellglieds anliegt. Zusätzliche Bauteile zur Einspannung des Federelementes werden nicht benötigt, wodurch die Montage erleichtert wird. Des Weiteren entsteht eine Führung des Federelementes sowohl an der Außenseite als auch an der Innenseite, wodurch Fehlmontagen oder ein Knicken des Federelementes im Betrieb zuverlässig verhindert wird.

Des Weiteren ist es vorteilhaft, wenn das stiftförmige Stellglied mit seinem ersten axialen Ende im Innern des hohlzylindrischen Vorsprungs an einem bezüglich des Absatzes vom Schließglied abgewandten Führungsabschnitt geführt ist und durch den Erweiterungsabschnitt im Innern des hohlzylindrischen Vorsprungs geführt ist und durch eine Öffnung in der Ventilplatte zum Schließglied ragt. Durch diese zwei Führungsabschnitte wird ein Verkanten des Stellgliedes verhindert.

In einer vorteilhaften Weiterbildung weist das Vorsteuerventil einen zweiten Ventilsitz auf, der an der Ventilplatte durch die zum Raum weisenden Begrenzung der Öffnung, durch die das stiftförmige Stellglied verschiebbar ist, gebildet ist und welcher durch das Schließglied freigebbar oder verschließbar ist, wobei der zweite Ventilsitz einen Durchströmungsquerschnitt zwischen der Verbindungsöffnung und einer Auslassöffnung begrenzt, wobei das Schließglied durch Bestromung des elektromagnetischen Aktors auf den zweiten Ventilsitz aufsetzbar ist. Durch diese Ausbildung des zweiten Ventilsitzes an der Ventilplatte liegt das Schließglied in beiden Endpositionen gegen einen Ventilsitz an, so dass der jeweils andere Durchgang verschlossen ist und ein Leckagestrom verhindert wird.

Zusätzlich ist vorzugsweise die Verbindungsöffnung im Gehäuseunterteil über eine korrespondierend angeordnete Verbindungsbohrung in der Ventilplatte mit dem Raum verbunden, der über die Öffnung, durch die das stiftförmige Stellglied verschiebbar ist, mit der Auslassöffnung verbunden ist, welche am Ende eines Auslasskanals angeordnet ist, der zumindest abschnittsweise durch eine nutförmige Ausnehmung an der Oberfläche des Gehäuseunterteils ausgebildet ist, welche durch die Ventilplatte radial außerhalb der Öffnung geschlossen ist. Durch die Anordnung dieser Verbindungen über die Ventilplatte können die verschiedenen Kanäle auf einfache Weise im Ventil verwirklicht werden, ohne längere Bohrungen in den Gehäuseteilen vornehmen zu müssen. So dient die Ventilplatte gleichzeitig zur Abdichtung des einseitig offenen Auslasskanals

Auch ist es bevorzugt, wenn das Vorsteuerventil eine Ventilstange aufweist, die mit einem Anker des Vorsteuerventils verbunden ist und gegen das Schließglied, an dessen gegenüberliegendem Ende das federbelastete stiftförmige Stellglied anliegt, verschiebbar ist, da auf diese Weise eine sehr einfache Betätigung durch unterschiedliche aufgebaute Elektromagneten ermöglicht wird.

Besonders bevorzugt ist es, das Schließglied als Kugel auszugebilden, da diese sich im Raum drehen kann, ohne ihre Schließfunktion zu verlieren. Auf diese Weise wird immer ein zuverlässiger Verschluss beider Ventilsitze bei entsprechender Stellung des Schließgliedes sichergestellt, ohne zusätzliche Führungsmaßnahmen vorsehen zu müssen, da die Kugel selbstzentrierend auf den Ventilsitz wirkt. Vorzugsweise ist das durchström bare Gehäuseteil in einem Strömungsgehäuse angeordnet, welches das Gehäuseunterteil radial anliegend umgibt, wobei im Gehäuseunterteil eine Durchgangsöffnung ausgebildet ist, zu der in der Ventilplatte eine korrespondierende Durchgangsöffnung ausgebildet ist, über die die Einlassöffnung fluidisch mit einem Kanal verbunden ist, der sich an einer vom Gehäuseoberteil abgewandten Seite des Gehäuseunterteils erstreckt. Bei der Verwendung mit einem Sperrventil kann so auf einfache Weise die Verbindung zum Einlasskanal hergestellt werden und dennoch eine zuverlässige Befestigung des Vorsteuerventils erreicht werden, ohne zusätzliche Befestigungsmittel zu benötigen. Es wird somit ein elektromagnetisches Vorsteuerventil für ein Druckfluidsystem geschaffen, welches als Kolbenkühlventil zwischen einer Spritzdüse und der Ölpumpe einfach in einer einzigen Montageöffnung mit minimalem Montage- und Herstellungsaufwand eingebracht werden kann und auch für andere Anwendungen einsetzbar ist, ohne dass größere Änderungen notwendig wären. Der benötigte Bauraum ist dabei minimiert, da das Ventil selbst sehr wenig Bauraum benötigt und so beispielsweise im Innern eines Sperrventils angeordnet werden kann. Mit diesem kleinbauenden Vorsteuerventil können zwei Ventilsitze unabhängig vollständig axial abgesperrt werden, so dass beispielsweise ein Leckagestrom bei aktiv geschlossenem Sperrventil beinahe vollständig verhindert wird, ohne zusätzlichen Bauraum zu benötigen. Insbesondere ist es möglich, dieses Ventil vollständig vorzumontieren, so dass es lediglich in eine entsprechende gewünschte Einbauposition eingebracht werden muss.

Ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen elektromagnetischen Vorsteuerventils in seiner Verwendung mit einem Sperrventil für ein Druckfluidsystem ist in den Figuren dargestellt und wird nachfolgend beschrieben.

Die Figur 1 zeigt eine Seitenansicht eines vorgesteuerten Sperrventils mit einem erfindungsgemäßen elektromagnetischen Vorsteuerventil für ein Druckfluidsystem in geschnittener Darstellung. Die Figur 2 zeigt eine Seitenansicht eines durchströmbaren Gehäuseteils des erfindungsgemäßen Vorsteuerventils in geschnittener Darstellung. Die Figur 3 zeigt eine perspektivische Ansicht des durchströmbaren Gehäuseteils des erfindungsgemäßen Vorsteuerventils aus Figur 2.

Das vorgesteuerte Sperrventil besteht aus einem Sperrventil 10 sowie einem erfindungsgemäßen elektromagnetischen Vorsteuerventil 12, welche gemeinsam in einer Bohrung 14 eines Strömungsgehäuses 16 eingesteckt sind.

Das Strömungsgehäuse 16 weist eine sich axial zum Sperrventil 10 erstreckende Einlassleitung 18 sowie zwei sich radial vom Sperrventil 10 aus erstreckende Auslassleitungen 20, 22 auf, wovon die erste Auslassleitung 20 zu einem Verbraucher und die zweite Auslassleitung 22 zu einem Fluidbehälter führt. In der Bohrung 14 befindet sich ein Sperrventilgehäuse 24 des Sperrventils 10 mit einem Einlass 26, der mit der Einlassleitung 18 fluidisch verbunden ist und einem Auslass 28, der mit der ersten Auslassleitung 20 des Strömungsgehäuses 16 verbunden ist. Des Weiteren ist an dem Sperrventilgehäuse 24 ein Entlastungskanal 30 ausgebildet, der fluidisch mit der zweiten Auslassleitung 22 verbunden ist. Zwischen den beiden Auslassleitungen 20, 22 ist in einer Nut am Außenumfang des Sperrventilgehäuses 24 eine O-Ringdichtung 29 angeordnet.

Im Sperrventilgehäuse 24 ist eine Gleitbuchse 32 befestigt, in welcher ein Sperrventilkörper 34 axial gleitend gelagert ist. Dieser Sperrventilkörper 34 ist in vorliegendem Ausführungsbeispiel als einseitig offener Flohlzylinder ausgebildet, dessen geschlossene Frontseite 36 zum Einlass 26 gerichtet ist und dessen Rückseite 38 zum erfindungsgemäßen Vorsteuerventil 12 gerichtet ist. Im Innern des Flohlzylinders befindet sich ein Federelement 40, welches zwischen einem Boden 42 an der geschlossenen Seite des Flohlzylinders und einer zum Sperrventilkörper 34 weisenden Wand eines durchströmbaren Gehäuseteils 44 des Vorsteuerventils 12 eingespannt angeordnet ist, welches radial vollständig und über seine gesamte axiale Höhe vom Sperrventilgehäuse 24 umgeben ist und somit mit dem Sperrventilgehäuse 24 in der gleichen Bohrung 14 platziert werden kann. Hierzu ist im Sperrventilgehäuse 24 ein Absatz ausgebildet, auf dem das durchström bare Gehäuseteil 44 aufliegt.

Das Vorsteuerventil 12 weist einen elektromagnetischen Aktor 46 mit einer Spule 48 auf, die in bekannter Weise auf einen Spulenträger 50 gewickelt ist und über einen in der Ansicht nicht sichtbaren Stecker mit Spannung versorgt werden kann. Der elektromagnetische Kreis wird durch zwei an den entgegengesetzten axialen Enden des Spulenträgers 50 angeordneten Rückschlussblechen 54, 56 sowie ein Joch 58, einen Kern 60 und einen Anker 62 geschlossen. Der Anker 62 ist am zum Sperrventil 10 entgegengesetzten axialen Ende axial beweglich innerhalb eines sich in den Spulenträger 50 axial erstreckenden Abschnitts des ersten Rückschlussblechs 54 axial beweglich gelagert.

Der Aktor 46 ist innerhalb eines Aktorgehäuseteils 64 angeordnet, mittels dessen das vorgesteuerte Sperrventil am Strömungsgehäuse 16 befestigt ist, indem einerseits ein Flansch 66 des Aktorgehäuseteils 64 auf einem axialen Ende des Sperrventilgehäuses 24 aufliegt und andererseits ein sich vom Flansch 66 in das Innere des Sperrventilgehäuses 24 erstreckender ringförmiger Vorsprung 68 das durchström bare Gehäuseteil 44 gegen einen Absatz 70 des Sperrventilgehäuses 24 axial anliegt.

Der Anker 62 des Vorsteuerventils 12 wirkt mit einer Ventilstange 72 zusammen, die im Kern 60 geführt ist und sich durch den Kern 60 in das durchström bare Gehäuseteil 44 des Vorsteuerventils 12 erstreckt. Die Ventilstange 72 ist gegenüberliegend zu einem im durchströmbaren Gehäuseteil 44 angeordneten Schließglied 74 des Vorsteuerventils 12, welches als Kugel ausgeführt ist, angeordnet. Bei Bestromung wird die Ventilstange 72 gegen das Schließglied 74 gedrückt, um dieses zu bewegen, während im nicht bestromten Zustand auf den Anker 62 und die Ventilstange 72 keine Feder- oder elektromagnetischen Kräfte wirken, so dass sich üblicherweise und in Abhängigkeit der Einbaulage im nicht bestromten Zustand gegebenenfalls ein Spalt zwischen dem Schließglied 74 und der Ventilstange 72 ausbildet.

Auf der zur Ventilstange 72 gegenüberliegenden Seite liegt ein stiftförmiges Stellglied 76 gegen das Schließglied 74 an, wobei das stiftförmige Stellglied 76 in einem hohlzylindrischen Vorsprung 78 eines Gehäuseunterteils 80 des durchströmbaren Gehäuseteils 44 axial beweglich geführt wird. In dem hohlzylindrischen Vorsprung 78 ist ein zweites Federelement 82, das stiftförmige Stellglied 76 radial umgebend angeordnet. Um eine Vorspannung des stiftförmigen Stellgliedes 76 gegen das Schließglied 74 herzustellen, ist das zweite Federelement 82 zwischen einem inneren Absatz 84 des Gehäuseunterteils 80, der unmittelbar oberhalb eines ersten Führungsabschnitts 85 des stiftförmigen Stellgliedes 76 ausgebildet ist, und einem sich radiale erstreckenden Erweiterungsabschnitt 86 des stiftförmigen Stellgliedes 76, der als zweiter Führungsabschnitt im hohlzylindrischen Vorsprung 78 dient, eingespannt. Die Elemente des Vorsteuerventils 12 und des Sperrventils 10 sind dabei so angeordnet, dass das stiftförmige Stellglied 76 radial innerhalb des zweiten Federelementes 82 angeordnet ist, welches wiederum vom hohlzylindrischen Vorsprung 78 des durchströmbaren Gehäuseteils 44 umgeben ist. Am Gehäuseunterteil 80 des durchströmbaren Gehäuseteils 44 ist eine ringförmige Ausnehmung ausgebildet, in die die Gleitbuchse 32 und je nach Position des Sperrventils 10 das Sperrventil 10 ragt.

Durch das zweite Federelement 82 wird das Schließglied 74 bei nicht bestromtem Aktor 46 gegen einen ersten Ventilsitz 88 gepresst, der an einem Gehäuseoberteil 90 des durchströmbaren Gehäuseteils 44 ausgebildet ist, welches unter Zwischenlage einer Ventilplatte 92 mit dem Gehäuseunterteil 80 fest verbunden ist. Dabei wird zwischen der Ventilplatte 92 und dem Gehäuseoberteil 90 ein Raum 93 ausgebildet, in dem das Schließglied 74 durch Innenwände des oberen Gehäuseteils 90 geführt anliegt. Im Gehäuseoberteil 90 ist eine Einlassöffnung 94 ausgebildet, die am ersten Ventilsitz 88 mündet, so dass die Ventilstange 72 durch die Einlassöffnung 94 ragt. Bei Bestromung des Aktors 46 wird der Anker 62 und mit ihm die Ventilstange 72 gegen das Schließglied 74 verschoben und so das Schließglied 74 gegen einen an der Ventilplatte 92 ausgebildeten zweiten Ventilsitzes 96 gedrückt. Dieser zweite Ventilsitz 96 ist am zum Gehäuseoberteil 90 gewandten Ende einer Öffnung 98 in der Ventilplatte 92 ausgebildet, durch die auch das stiftförmige Stellglied 76 ragt, wobei ein Spalt zwischen den Wänden der Öffnung 98 und dem stiftförmigen Stellglied 76 verbleibt.

Im Normalbetrieb der Ventilvorrichtung ist der Aktor 46 unbestromt. Dies hat zur Folge, dass das Sperrventil 10 in Abhängigkeit der anliegenden Druckdifferenz öffnet oder schließt. Gleichzeitig liegt über einen zusätzlichen Kanal 100, der durch eine sich axial erstreckende Ausnehmung im Sperrventilgehäuse 24 zwischen diesem und der Gleitbuchse 32 ausgebildet ist, Fluid mit dem vorhandenen Einlassdruck an der Einlassöffnung 94 des Vorsteuerventils 12 an. Flierzu ist in Verlängerung des Kanals 100 eine Durchgangsöffnung 102 im Gehäuseunterteil 80 angeordnet, die über eine düsenförmige Durchgangsöffnung 104 in der Ventilplatte 92 in einen Raum 106 zwischen dem Aktor 46 und dem durchströmbaren Gehäuseteil 44 führt, von dem aus sich die Einlassöffnung 94 in das Innere des durchströmbaren Gehäuseteils 44 erstreckt.

Das erfindungsgemäße durchström bare Gehäuseteil 44 ist in der Figur 2 zu erkennen. Dieses weist im Gehäuseunterteil eine sich axial erstreckende Verbindungsöffnung 108 auf, die an der Rückseite 38 des Sperrventilkörper 34 mündet und mit einer Verbindungsbohrung 109 korrespondiert, die an der Ventilplatte 92 ausgebildet ist und im Raum 93, in dem das Schließglied 74 angeordnet ist, mündet. Des Weiteren ist dieser Raum 93 durch einen Spalt zwischen dem stiftförmigen Stellglied 76 und der Öffnung 98 mit einem Auslasskanal 111 verbindbar, der als Nut am unteren Gehäuseunterteil 80 ausgebildet ist und durch die Ventilplatte 92 verschlossen wird. Dieser Kanal 111 mündet in einer radialen Auslassöffnung 110 des durchströmbaren Gehäuseteils 44.

Ist der Aktor nicht bestromt liegt das Schließglied 74 auf dem ersten Ventilsitz 88 auf, so dass kein Fluid auf die Rückseite 38 des Sperrventilkörpers 34 von der Einlassöffnung 94 über den Raum 93 und die Verbindungsöffnung 108 und die Verbindungsbohrung 109 zur Rückseite 38 des Sperrventilkörpers 34 gelangen kann. Stattdessen kann jedoch über die Verbindungsöffnung 108 und die Verbindungsbohrung 109 Druckfluid von der Rückseite 38 des Sperrventilkörpers 34 in den Raum 93 zwischen der Ventilplatte 92 und dem Gehäuseoberteil 90 strömen und von hier aus weiter durch den Spalt zwischen der Öffnung 98 und dem stiftförmigen Stellglied 76 sowie den Auslasskanal 111 zur Auslassöffnung 110 gelangen, die über den Entlastungskanal 30 mit dem Auslass 22 verbunden ist, so dass der Druck an der Rückseite 38 des Sperrventil körpers 34 reduziert wird.

Soll nun der Sperrventilkörper 34 unabhängig von der anliegenden Druckdifferenz in einen geschlossenen Zustand überführt werden, so wird der elektromagnetische Aktor 46 bestromt. Hierdurch wird das Schließglied 74 durch die Ventilstange 72 entgegen der Kraft des zweiten Federelementes 82 auf den zweiten Ventilsitz 96 gepresst, so dass eine fluidische Verbindung zwischen der Rückseite 38 des Sperrventil körpers 34 und dem Entlastungskanal 30 unterbrochen wird. Stattdessen kann nun Druckfluid vom Einlass 26 über den Kanal 100, die Durchgangsöffnung 102, die düsenförmige Durchgangsöffnung 104 sowie die Einlassöffnung 94, an deren Ende der nunmehr geöffnete vom ersten Ventilsitz 88 umgebene Durchströmungsquerschnitt ausgebildet ist, über die Verbindungsbohrung 109 zur Verbindungsöffnung 108 und damit zur Rückseite des Sperrventils 10 strömen. Somit wird ein Druckausgleich zwischen der Frontseite 36 und der Rückseite 38 des Sperrventilkörpers 34 hergestellt, so dass dieser aufgrund der Federkraft des ersten Federelementes 40 in seine den Durchströmungsquerschnitt zwischen dem Einlass 26 und dem Auslass 28 verschließende Stellung verschoben wird.

Soll dieser zwangsweise Verschluss des Sperrventils 10 wieder aufgehoben werden, wird die Bestromung des Aktors 46 gestoppt, so dass das Druckfluid wieder von der Rückseite 38 des Sperrventilkörpers 34 durch den Auslasskanal 111 in den Entlastungskanal 30 strömen kann und so die Druckdifferenz zwischen dem Einlass 26 und dem Entlastungskanal 30 wieder wirksam wird. In Figur 3 ist zu erkennen, wie das Gehäuseoberteil 90 und die Ventilplatte 92 am Gehäuseunterteil 80 befestigt sind. Flierzu sind am Gehäuseunterteil 80 zwei als Befestigungsmittel 112 dienende, sich axial erstreckende stiftförmige Vorsprünge ausgebildet, die sich von der zur Ventilplatte 92 weisenden Oberfläche des Gehäuseunterteils 80 durch korrespondierende Durchgangsbohrungen 118 in der Ventilplatte 92 und korrespondierende Durchgangsbohrungen 120 im Gehäuseoberteil 90 erstrecken. Am Gehäuseoberteil 90 sind zwei Ausnehmungen ausgebildet, an deren Oberflächen 122 die Befestigungsmittel 112 insbesondere durch Erwärmen und Pressen verformt werden, so dass die verformten Enden 114 einerseits fest auf dem Gehäuseoberteil 90 aufliegen und andererseits diese Enden 114 einen größeren Durchmesser aufweisen als die Durchgangsbohrungen 120, wodurch das Gehäuseoberteil 90 und die Ventilplatte 92 am Gehäuseunterteil 80 befestigt sind. Durch diese Form der Befestigung kann das gesamte Gehäuseteil vormontiert werden, ohne zusätzliche Bauteile als Befestigungsmittel verwenden zu müssen. Auch ist das Schließglied im Gehäuse gesichert, so dass ein derartig ausgestaltetes Vorsteuerventil für verschiedene Anwendungen geeignet ist und an unterschiedlichen Einbauorten eingesetzt werden kann. Die gesamte Montage des Vorsteuerventils wird vereinfacht und ist in wenigen Schritten realisierbar. Des Weiteren wird auf minimalem Bauraum die Möglichkeit geschaffen zwei Strömungswege vollständig abzusperren. Ein derartiges Vorsteuerventil kann im Strömungsgehäuse eines Druckventils einfach untergebracht werden.

Es sollte deutlich sein, dass der Schutzbereich des Hauptanspruchs nicht durch das beschriebene Ausführungsbeispiel begrenzt ist. Neben verschiedenen denkbaren Verwendungen des Vorsteuerventils sind beispielsweise andere Befestigungen möglich. So können sich die Vorsprünge beispielsweise auch vom Gehäuseoberteil zum Unterteil erstrecken. Auch können die Strömungswege im Vorsteuerventil unterschiedlich gestaltet werden.