DE102006055464A1

DE102006055464A1 - Als Plattenventil ausgebildetes Einwegventil

Info

Publication number: DE102006055464A1
Application number: DE200610055464
Authority: DE
Inventors: Sebastian Dipl.-Ing. Block (BA); Roman Dipl.-Ing. Kern (FH)
Original assignee: Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2006-11-24
Filing date: 2006-11-24
Publication date: 2008-05-29
Also published as: WO2008061863A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein als Plattenventil (10) ausgebildetes Hydraulikventil, das in einem hydraulischen Spannelement eines Zugmitteltriebs eingesetzt ist. Das kreisförmig gestaltete Plattenventil (10) bildet zentrisch ein elastisches Ventilelement (11), das im Einbauzustand mit einer in dem Gehäuse (2) eingebrachten Steueröffnung (8) zusammenwirkt und eine Rücklaufsperre bildet.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Hydraulikventil, ausgebildet als ein Plattenventil, das eine Rücklaufsperre bzw. eine Rückschlagfunktion einschließt und das in einem Gehäuse integriert, mit einer Steueröffnung zusammenwirkt.
Hintergrund der Erfindung
Aus der DE 34 43 183 A1 ist ein Plattenventil der zuvor beschriebenen Bauart bekannt. Das in einem Stoßdämpfer für Fahrzeuge integrierte Plattenventil steuert eine als Verbindung bezeichnete Steueröffnung zwischen zwei Arbeitskammern des Stoßdämpfers. Als Plattenventil dient dazu eine federnd angeordnete Ventilplatte, die an einem Ende lagefixiert ist und die sich über die Steuerbohrung erstreckt. Bei einer Stellbewegung des Kolbens, die einen Unterdruck in dem Druckraum des Stoßdämpfers auslöst, der u. a. das Plattenventil aufnimmt, erfolgt ein selbsttätiges Öffnen des Plattenventils. Nach Ende oder einer Umkehrung dieser Stellbewegung des Kolbens verschließt das als federnde Ventilplatte ausgeführte Plattenventil selbsttätig die Steueröffnung.
Aufgrund der einseitigen Befestigung des Plattenventils erfordert dieses beim Öffnen einen relativ großen Bauraum, da die federndende Ventilplatte im Bereich der Befestigung einen Drehpunkt bildet, um den sich die Ventilplatte mit einem relativ großen Radius bewegt.
Die EP 0 919 744 A1 offenbart einen scheibenförmigen Ventilkörper, der als Rückschlagventil für eine Spannvorrichtung bestimmt ist. Am oberen Ende des Ventilkörpers befindet sich ein Stößel, der in eine Hülse des Füllkörpers im Inneren des Spannkolbens angeordnet ist. In der Hülse ist der Stößel unter Zwischenfügung eines Metallrings geführt, der eine Radialkraft ausübt, sodass ein Verschieben des Stößels unter Reibung erfolgt. Aufgrund dieser Reibverbindung zwischen dem plattenförmigen Ventilkörper und dem Spannkolben steht das Öffnen und Schließen des Ventilkörpers unmittelbar mit der Bewegung des Spannkolbens in Verbindung.
Aus der US 49 40 447 ist eine Spannvorrichtung mit einem geschlossenen Ölkreislauf bekannt. Bei dieser wird zwischen zwei Kammern Öl zu Dämpfungszwecken über ein Rückschlagventil ausgetauscht. In einigen Ausführungsformen kommt ein plattenförmiger Ventilkörper zum Einsatz, der lose in einem Ventilkäfig aufgenommen ist.
Allen zuvor genannten bekannten Plattenventilen gemeinsam ist ein relativ großer Bauraum, der unmittelbar Einfluss auf den erforderlichen Einbauraum des Hydraulikventils der Spannvorrichtung nimmt.
Aufgabe der Erfindung
Ausgehend von bekannten Lösungen ist es Aufgabe der Erfindung ein bauraumoptimiert gestaltetes, kostengünstig herstellbares Plattenventil zu realisieren.
Zusammenfassung der Erfindung
Zur Lösung der vorliegenden Problemstellung ist erfindungsgemäß ein als Plattenventil ausgebildetes Hydraulikventil vorgesehen, welches zentrisch ein elastisches Ventilelement einschließt. Dabei ist eine Einbaulage vorgesehen, bei der das elastische Ventilelement mit einer Steuerbohrung bzw. einer Steueröffnung zusammenwirkt, die in einem Boden eines Gehäuse eingebracht, das zur Aufnahme des Plattenventils bestimmt ist. Diese Anordnung des Plattenventils ermöglicht abhängig von der Strömungsrichtung des Hydraulikfluids eine wirksame Abdichtung der Steuerbohrung oder eine ungehinderte Freigabe des Fluidstroms von der Steueröffnung über das Plattenventil in den Druckraum. Vorteilhaft erfordert das erfindungsgemäße Hydraulikventil keine Zusatzeinrichtung, beispielsweise in Form eines Käfigs, in dem das Plattenventil bzw. das elastische Ventilelement geführt ist. Das bevorzugt als Scheibe gestaltete Plattenventil ist folglich bauraumneutral einsetzbar. Weiterhin erfordert das erfindungsgemäße Plattenventil keinen lageorientierten Einbau, wodurch eine Fehlmontage unterbleibt. Im Einbauzustand wird durch ein vorzugsweise als Druckfeder ausgebildetes Federmittel das Plattenventil außenseitig an den Gehäuseboden gepresst, wodurch sich eine definierte Einbaulage für das Plattenventil und gleichzeitig eine äußere Abdichtung des Plattenventils gegenüber dem Gehäuse einstellt. Die Erfindung erfolgt eine Vereinheitlichung der Funktion Abdichtung und Vorspannung in einem Bauteil. Das zentrische, mit der Steueröffnung in dem Gehäuse zusammenwirkende elastische Ventilelement verhindert wirksam eine Fluidströmung aus dem Gehäuse bei einer in Richtung des Plattenventils gerichteten Kraftbeaufschlagung des Kolbens. Das eine Rücklaufsperre bzw. die Funktion eines Einwegventils ausübende elastische Ventilelement öffnet bei einer Umkehrung der Kolben-Stellbewegung, sobald sich ein Überdruck in einer Versorgungsleitung einstellt, der einen Fluiddruck innerhalb des Druckraums übertrifft bzw. eine Rückstellkraft des elastischen Ventilelementes übersteigt.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche 2-9.
Bevorzugt findet das erfindungsgemäße, als Plattenventil ausgebildete Hydraulikventil Anwendung in einem hydraulischen Spannelement eines Zugmitteltriebs. Der Aufbau dieses Spannelementes umfasst ein Gehäuse, in dem ein federkraftbeaufschlagter Kolben geführt ist, welcher einen mit Hydraulikfluid gefüllten Druckraum begrenzt. Ein Fluideintritt in den Druckraum erfolgt dabei von einer Versorgungsleitung und der gehäuseseitigen Steueröffnung über das Plattenventil. Das erfindungsgemäße bauraumoptimierte Plattenventil eignet sich dabei insbesondere für den Einsatz in Spannsystemen für als Kettentrieb ausgelegte Zugmitteltriebe.
Eine bevorzugte konstruktive Ausgestaltung sieht vor, das erfindungsgemäße Plattenventil rotationssymmetrisch zu gestalten. Das eine Kreisringfläche bildende Plattenventil schließt zentrisch ein als Scheibe gestaltetes, elastisches Ventilelement ein. Das Ventilelement ist dabei über zumindest einen schmalen Steg bzw. Zunge mit der äußeren Kreisringfläche verbunden. Dadurch stellt sich eine geringe Rückstellkraft des Ventilelementes ein, verbunden mit einer kurzen Reaktionszeit, d. h. einem schnellen Öffnen des Ventilelementes bei einem auftretenden Differenzdruck zwischen der Versorgungsleitung und dem Druckraum.
Die Erfindung schließt weiterhin ein Plattenventil an, dessen elastisches Ventilelement über zwei gewunden gestaltete Zungen mit der äußeren Kreisringfläche verbunden sind. Vorteilhaft sind dabei die Anlenkpunkte einer Zunge an der Kreisringfläche und dem Ventilelement um nahezu 180° versetzt angeordnet, wodurch sich eine gewünschte verlängerte Zunge einstellt, die dem elastischen Ventilelement einen größeren Freiheitsgrad in der Öffnungsphase ermöglicht.
Das Plattenventil gemäß der Erfindung wird vorteilhaft aus einem dünnen Blech, insbesondere Federblech hergestellt. Dazu eignet sich bevorzugt ein spanloses Herstellverfahren, bei dem das Plattenventil ohne jegliche Nacharbeit beispielsweise durch eine Stanzung hergestellt wird. Außerdem bietet es sich an, das erfindungsgemäße Plattenventil aus Kunststoff herzustellen.
Für das erfindungsgemäße Plattenventil ist bevorzugt eine Bauteilstärke von ≤ 5 mm vorgesehen. Eine weitere Auslegung des erfindungsgemäßen Plattenventils schließt ein elastisches Ventilelement ein, das in Schließrichtung vorgespannt eingesetzt ist. Mit dieser Maßnahme kann unmittelbar Einfluss auf den Öffnungsdruck des Plattenventils genommen werden. Damit kann beispielsweise erreicht werden, dass auftretende Druckschwingungen in der Versorgungsleitung des Hydrauliksystems nicht unmittelbar zum Öffnen des Plattenventil führen.
Eine weitere Auslegung des erfindungsgemäßen Plattenventils sieht vor, dass dieses im Bereich eines Außenumfangs zumindest einseitig eine Gummierung oder Abdichtung einschließt, die eine wirksame äußere Abdichtung des Plattenventils bewirkt. Um einen lageorientierten Einbau zu vermeiden bietet es sich an das Plattenventil beidseitig zu gummieren bzw. mit einer Abdichtung zu versehen.
Eine weitere konstruktive Auslegung des erfindungsgemäßen Plattenventils sieht eine Stellwegbegrenzung für den elastischen Bereich des Ventilelementes vor. Diese Begrenzung vermeidet beispielsweise bei einem Druckstoß ein zu weites Öffnen, verbunden mit einer Zerstörung des elastischen Elementes, was sich vorteilhaft auf die Funktionssicherheit des Plattenventils auswirkt.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels, unter Bezugnahme auf zwei Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 in einer Perspektive ein hydraulisches Spannelement mit integriertem erfindungsgemäßen Plattenventil;
2 in einer Einzelteilzeichnung das erfindungsgemäße Plattenventil;
Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
Die 1 zeigt ein hydraulisches Spannelement 1 in einer Perspektive im Halbschnitt, das bevorzugt in Zugmitteltrieben von Brennkraftmaschinen eingesetzt ist und dabei bevorzugt über eine Spann- oder Führungsschiene ein Zugmittel, insbesondere eine Kette vorspannt. Der Aufbau des hydraulischen Spannelementes 1 umfasst ein topfartig gestaltetes Gehäuse 2 das sich im Bereich einer Öffnung verjüngt und eine Führung 16 für einen Kolben 3 bildet. Das vorzugsweise mittels eines Tiefziehverfahren spanlos aus Blech hergestellte Gehäuse 2 dient weiterhin zur Aufnahme eines insbesondere als Schraubendruckfeder ausgelegten Federmittels 4, das mit einem ersten Federende an dem Gehäuseboden 5 abgestützt ist. Das weitere Federende ist in eine sacklochartige Aufnahme 6 des Kolbens 3 eingesetzt. An dem von dem Federmittel 4 abgewandten Ende stützt sich der Kolben 3 im Einbauzustand an einer in 1 nicht abgebildeten Spann- oder Führungsschiene ab, die mit dem Zugmittel, insbesondere einer Kette mittelbar zusammenwirkt. Im Betriebszustand ist der Kolben 3 von einem Druckmittel, insbesondere dem Schmieröl einer Druckumlaufschmierung der Brennkraftmaschine beaufschlagt. Entsprechend ist ein Druckraum 7 des Gehäuses 2 mit einem Druckfluid beaufschlagt, das über eine in dem Gehäuseboden 5 zentrisch eingebrachte Steueröffnung 8 in das Gehäuse 2 und damit in den Druckraum 7 einströmen kann. Die Pfeilrichtung deutet eine Strömungsrichtung an, über die das Druckfluid aus der Steueröffnung 8 einströmen kann.
Das Federmittel 4 ist so in dem hydraulischen Spannelement 1 angeordnet, dass der Kolben 3 stets in Pfeilrichtung kraftbeaufschlagt wird. Im Betriebszustand ist der Druckraum 7 vollständig mit einem Druckfluid gefüllt, sodass eine entgegen der Pfeilrichtung gerichtete Kolbenbewegung von dem Druckfluid gedämpft wird. Auftretende Druckstöße des Zugmittels, die den Kolben 3 beaufschlagen, führen zu einer dem Pfeil entgegengesetzten Bewegung des Kolbens 3, wobei eine Teilmenge des Druckfluids über einen sich einstellenden Leckspalt 9 zwischen der Führung 16 des Gehäuses 2 und der Mantelfläche des Kolbens 3 abgesteuert wird. Sobald die Rückstellkraft des Federmittels 4 die von dem Zugmittel auf den Kolben 3 wirkende Gegenkraft übertrifft, erfolgt ein Nachströmen des Druckfluids durch die Steueröffnung 8 im Gehäuseboden 5. Dabei überwindet die Fluidströmung ein die Steueröffnung 8 verschließendes Plattenventil 10, das zentrisch ein elastisches Ventilelement 11 einschließt und unmittelbar mit der Steueröffnung 8 zusammenwirkt.
Das auch als Einwegventil oder Rücklaufsperre zu bezeichnende Plattenventil 10 wird dabei im Bereich eines Außenumfangs von einem Federende 12 des Federmittels 4 beaufschlagt und dichtend an den Gehäuseboden 5 gepresst. Das eine geringe Rückstellkraft ausübende elastische Ventilelement 11 öffnet bereits bei einem niedrigen Differenzdruck zwischen dem Druckraum 7 des Gehäuses 2 und dem Fluiddruck in der Versorgungsleitung. Damit ist stets sichergestellt ist, dass der Druckraum 7 ausreichend mit Fluid gefüllt ist. Eine entgegengesetzte Fluidströmung von dem Druckraum 7 in die Versorgungsleitung wird dagegen von dem Plattenventil 10 in Verbindung mit dem elastischen Ventilelement 11 wirksam unterbunden.
Die 2 zeigt in einer vergrößerten Darstellung als Einzelteilzeichnung das Plattenventil 10. Der Aufbau des Plattenventils 10 schließt eine äußere Kreisringfläche 13 ein, an der sich im Einbauzustand das Federende 12 des Federmittels 4 abstützt und das Plattenventil 10 an den Gehäuseboden 5 presst. Das Plattenventil 10 ist bevorzugt über den Außenumfang an einer Innenwandung des Gehäuses 2 zentriert. Zentrisch bildet das Plattenventil 10 das elastische Ventilelement 11, das mit der Steueröffnung 8 des Gehäuses 2 zusammenwirkt. Zur Erzielung einer hohen Elastizität ist das Ventilelement 11 über zwei geschwungen gestaltete Zungen 14a, 14b mit der Kreisringfläche 13 verbunden. Die Gestaltung der Zungen 14a, 14b sieht vor, dass die jeweiligen Anlenkpunkte 15a, 15b jeder Zunge 14a, 14b an der Kreisringfläche 13 bzw. dem Ventilelement 11 um nahezu 180° zueinander versetzt angeordnet sind. Diese Anordnung bewirkt vorteilhaft lange Zungen 14a, 14b, die eine gewünschte hohe Flexibilität des Ventilelementes 11 gewährleisten.

1: Spannelement
2: Gehäuse
3: Kolben
4: Federmittel
5: Gehäuseboden
6: Aufnahme
7: Druckraum
8: Steueröffnung
9: Leckspalt
10: Plattenventil
11: Ventilelement
12: Federende
13: Kreisringfläche
14a: Zunge
14b: Zunge
15a: Anlenkpunkt
15b: Anlenkpunkt
16: Führung

Claims

Hydraulikventil, ausgebildet als ein Plattenventil (10), das eine Rücklaufsperre einschließt, in einem Gehäuse (2) integriert ist und mit einer Steueröffnung (8) zusammenwirkt, dadurch gekennzeichnet, dass das in dem Gehäuse (2) zentrierte Plattenventil (10) über ein Federmittel (4) an einem Gehäuseboden (5) abgestützt ist und ein zentrisch im Plattenventil (10) angeordnetes, mit der Steueröffnung (8) zusammenwirkendes elastisches Ventilelement (11) die Steuerbohrung (8) bedarfsabhängig abdichtet oder einen Fluidstrom freigibt.
Hydraulikventil nach Anspruch 1, das für ein hydraulisches Spannelement (1) eines Zugmitteltriebs bestimmt und in einem Gehäuse (2) eingesetzt ist, in dem weiterhin ein federkraftbeaufschlagter Kolben (3) geführt ist, der einen mit Hydraulikfluid gefüllten Druckraum (7) begrenzt, wobei ein Fluideintritt von einer Versorgungsleitung über die Steueröffnung (8) in Verbindung mit dem Plattenventil (10) in den Druckraum (7) erfolgt.
Hydraulikventil nach Anspruch 1, wonach einer äußeren Kreisringfläche (13) des Plattenventils (10) zentrisch ein als Scheibe gestaltetes elastisches Ventilelement (11) zugeordnet ist, das über zumindest eine Zunge (14a, 14b) mit der Kreisringfläche (13) verbunden ist.
Hydraulikventil nach Anspruch 3, wobei zwei Zungen (14a, 14b) zwischen der Kreisringfläche (13) und dem Ventilelement (11) vorgesehen sind, deren Anlenkpunkte (15a, 15b) in Verbindung mit den Zungen (14a, 14b) so angeordnet sind, dass diese jeweils das elastische Ventilelement (11) nahezu um 180° umschließen.
Hydraulikventil nach Anspruch 1, das ein aus einem dünnen Federblech hergestelltes Plattenventil (10) einschließt.
Hydraulikventil nach Anspruch 1, wobei das Plattenventil (10) eine aus Kunststoff hergestellte Scheibe umfasst.
Hydraulikventil nach Anspruch 1, bei dem das elastische Ventilelement (11) des Plattenventils (10) in Schließrichtung vorgespannt eingesetzt ist.
Hydraulikventil nach Anspruch 1, wobei das Plattenventil (10) im Bereich eines Außenumfangs als Abdichtung zumindest einseitig eine Gummierung.
Hydraulikventil nach Anspruch 1, das eine Stellwegbegrenzung für das elastische Ventilelement (11) des Plattenventils (10) umfasst.