DE102007010949B4

DE102007010949B4 - Hydraulikventil

Info

Publication number: DE102007010949B4
Application number: DE102007010949.2A
Authority: DE
Inventors: Dipl.-Ing. Roman (FH) Kern; Dipl.-Ing. Wolfgang (FH) Lorz
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Catensys Germany GmbH
Priority date: 2007-03-07
Filing date: 2007-03-07
Publication date: 2015-11-19
Anticipated expiration: 2027-03-08
Also published as: DE102007010949A1

Abstract

Als ein Plattenventil ausgebildetes, in einem Hydrauliksystem eingesetztes Rückschlagventil (10), umfassend ein rotationssymmetrisch gestaltetes, topfartiges Gehäuse (2), zur Aufnahme eines linear verschiebbaren, angefederten Kolbens (3), der gemeinsam mit dem Gehäuse (2) einen mit Hydraulikfluid gefüllten Druckraum (4) begrenzt, wobei das Gehäuse zumindest einen Eintritt (7a, 7b) aufweist, dem ein Ventilkörper (9) zugeordnet ist, wobei innerhalb des Gehäuses (2) beabstandet zu einem Boden (8) ein zumindest einen Übertritt (16) einschließender Zwischenboden (6) eingesetzt ist, an dem kolbenseitig eine Druckfeder (5) abgestützt ist und der gegenseitig einen Einbauraum (11) für einen als Platte oder Scheibe ausgebildeten Ventilkörper (9) begrenzt, und der mit dem Eintritt (7a, 7b) zusammenwirkende Ventilkörper (9) bei einer Druckdifferenz eine Strömung des Hydraulikfluids in den Druckraum (4) sicherstellt, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenboden (6) über zumindest einen Zapfen (12) an dem Boden (8) abgestützt ist.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein als Plattenventil ausgebildetes Hydraulikventil, das in einem Hydrauliksystem als Rückschlagventil eingesetzt ist. Der Aufbau umfasst ein rotationssymmetrisch gestaltetes, topfartiges Gehäuse, zur Aufnahme eines linear verschiebbaren, angefederten Kolbens, der gemeinsam mit dem Gehäuse einen mit Hydraulikfluid gefüllten Druckraum begrenzt, wobei das Gehäuse zumindest einen Eintritt aufweist, dem ein Ventilkörper zugeordnet ist. Innerhalb des Gehäuses beabstandet zu einem Boden ist ein zumindest einen Übertritt einschließender Zwischenboden eingesetzt, an dem kolbenseitig eine Druckfeder abgestützt ist und der gegenseitig ein einen Einbauraum für einen als Platte oder Scheibe ausgebildeten Ventilkörper begrenzt, und der mit dem Eintritt zusammenwirkende Ventilkörper bei einer Druckdifferenz eine Strömung des Hydraulikfluids in den Druckraum sicherstellt.
Hintergrund der Erfindung
Hydraulikventile der zuvor genannten Bauart werden u. a. in hydraulische Zugmittel-Spannsysteme für einen Kettentrieb einer Brennkraftmaschine eingesetzt, wobei das Gehäuse über eine Hydraulikfluidöffnung in Verbindung mit einem Rückschlagventil gespeist wird.
Derartige Hydraulikventile sind beispielsweise aus der FR 2 803 005 A1 bekannt. Gezeigt ist eine hydraulische Spannvorrichtung für einen Kettentrieb. Die Spannvorrichtung umfasst ein Gehäuse und einen in dem Gehäuse verschiebbar geführten Spannkolben, die gemeinsam einen mit Hydraulikfluid befüllbaren Druckraum. Der Zulauf des Hydraulikfluids erfolgt über eine koaxial angeordnete Öffung im Gehäuse und über ein Rückschlagventil, das als Plattenventil ausgebildet ist. Das Plattenventil umfasst neben einer kreisförmigen Verschlussplatte eine Hülse als Rückschlagventilgehäuse, in dem die Verschlussplatte geführt ist. Nachteilig erfordert die Verwirklichung des bekannten Rückschlagventils einen großen Montageaufwand.
Die DE 10 2004 047 450 A1 zeigt ein hydraulisches Zugmittel-Spannsystem. Der Aufbau des darin offenbarten Spannsystems umfasst ein zumindest teilweise zylinderförmig ausgebildetes Gehäuse, in dem ein Kolben eines zugehörigen Maschinenteils linear verschiebbar geführt ist. Der zylinderbildende Teil des Gehäuses und der Kolben begrenzen einen mit Hydraulikfluid gefüllten Druckraum. Bei einer Stellbewegung des Kolbens erfolgt ein Volumenaustausch des Hydraulikfluids zwischen dem Druckraum und einem im Kolben ausgebildeten integrierten Vorratsraum über ein stirnseitig im Kolben angeordnetes Rückschlagventil. Die Passungsmaße des im Gehäuse geführten Kolbens sind so ausgelegt, dass bei einer Verstellung des Kolbens in Richtung des Druckraums, das Hydraulikfluid über einen sich zwischen dem Kolben und dem Gehäuse einstellenden Leckspalt in den Vorratsraum entweicht. Bei einer umgekehrten Stellbewegung des Kolbens strömt Hydraulikfluid von dem Vorratsraum über das bodenseitig im Druckraum angeordnete Rückschlagventil. Nachteilig erfordert die Realisierung des bekannten Rückschlagventils einen großen Montageaufwand sowie hohe Erstellungskosten.
Die FR 2 812 364 A1 zeigt eine hydraulische Spannvorrichtung für einen Kettentrieb. Ein Gehäuse der Spannvorrichtung nimmt einen verschiebbaren Spannkolben auf, die gemeinsam einen mit Hydraulikfluid befüllbaren Druckraum begrenzen. Der Zulauf erfolgt über ein Rückschlagventil. Das Rückschlagventil umfasst eine an der Innenmantelfläche einer Hülse geführte Verschlussscheibe. Die Verschlussscheibe ist im Wesentlichen kreisförmig ausgeführt und umfasst Ausnehmungen entlang ihres Umfangs. Im geöffneten Zustand gibt die Verschlussscheibe Öffnungen frei, die an der Innenmantelfläche der Hülse angeordnet sind. Der axiale Zulauf wird somit in radiale Richtung umgelenkt. Nachteilig erfordert die Verwirklichung des bekannten Rückschlagventils einen großen Montageaufwand sowie die Herstellungskosten.
Die DE 10 2004 018 566 A1 zeigt eine hydraulische Spannvorrichtung für Endloszugmitteltriebe mit einem Gehäuse und einem in dem Gehäuse verschiebbar geführten Spannkolben, die einen Druckraum einschließen. Der Druckraumeinlass ist mit einem Rückschlagventil versehen, das einen scheibenförmigen Ventilkörper aufweist. Der scheibenförmige Ventilkörper weist am Außenumfang radial nach innen gerichtete Ausnehmungen auf. Gezeigt ist ferner ein Rückschlagventil mit einem hülsenförmigen Führungskörper, in dem der Ventilkörper mit seiner Außenumfangsfläche axial beweglich und kippstabil geführt ist. Nachteilig erfordert die Verwirklichung des bekannten Rückschlagventils einen großen Montageaufwand.
Aufgabe der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein wirksames, preisgünstig herstellbares und einfach montierbares Rückschlagventil zu schaffen.
Zusammenfassung der Erfindung
Die Lösung dieser Aufgabe ist gemäß der vorliegenden Erfindung gekennzeichnet durch einen Zwischenboden, der über zumindest einen Zapfen an dem Boden des Gehäuses abgestützt ist. Innerhalb des Gehäuses ist, beabstandet zu dem Boden, ein Übertrittsöffnungen einschließender Zwischenboden angeordnet. Kolbenseitig dient der Zwischenboden zur Abstützung der den Kolben beaufschlagenden Druckfeder. Gegenseitig begrenzt der Zwischenboden einen Einbauraum für einen als Platte ausgebildeten Ventilkörper. Die Anordnung des Ventilkörpers sieht vor, dass dieser mit zumindest einer Öffnung im Boden des Gehäuses zusammenwirkt und bei einer Druckdifferenz eine Strömung des Hydraulikfluids in den Druckraum ermöglicht. Der Aufbau des erfindungsgemäßen, als Plattenventil gestalteten Rückschlagventils umfasst die rotationssymmetrisch gestalteten Einzelteile, den Zwischenboden, sowie den Ventilkörper, die in hohen Stückzahlen kostengünstig herstellbar sind. Dazu eignet sich insbesondere ein spanloses Stanzverfahren. Die Einbringung des Zwischenbodens bewirkt einen vollständig getrennten Einbau des Ventilkörpers von allen übrigen Bauteilen des Gehäuses, was sich vorteilhaft auf die Funktionssicherheit des Rückschlagventils auswirkt. Der Aufbau und die Gestaltung des Plattenventils erfordert weiterhin keinen lageorientierten Einbau der Einzelteile, wodurch Fehlmontagen wirksam unterbunden werden.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche 2–8.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung des Plattenventils sieht vor, dass der Zapfen durch eine Öffnung des Ventilkörpers geführt ist. Der dabei zentrisch positionierte Zapfen ist dazu durch eine Öffnung des Ventilkörpers geführt. Zur Vermeidung einer nachteiligen Beeinflussung, die zu einer Funktionsstörung des Plattenventils führen kann, ist die Öffnung in dem Ventilkörper deutlich größer ausgeführt als der Durchmesser des Zapfens. Alternativ zu einer zentrischen Abstützung des Zwischenbodens bietet es sich an, diesen beispielsweise mit drei symmetrisch angeordneten Zapfen zu versehen, die durch korrespondierende Öffnungen des Ventilkörpers geführt, an dem Boden des Gehäuses abgestützt sind. Zur Vermeidung einer gegenseitigen Beeinflussung ist der Zapfen bzw. sind die Zapfen des Zwischenbodens außerhalb der Eintritte für das Hydraulikfluid in den Druckraum positioniert.
Eine alternative Anordnung des Zwischenbodens sieht vor, diese an einer umlaufenden Stufe spielbehaftet oder mit einer gewissen Vorspannung abzustützen. Zur Schaffung von Übertrittsöffnungen, die einen Hydraulikfluideintritt in den Druckraum ermöglichen, ist der Zwischenboden vorteilhaft am Außenumfang mit radial nach innen gerichteten Ausnehmungen versehen. Alternativ oder ergänzend dazu bietet es sich an, den Zwischenboden mit Öffnungen, insbesondere Bohrungen versetzt zur Außenkontur zur versehen, über die das Hydraulikfluid ungehindert in den Druckraum einströmen kann.
Die Ventilscheibe des Plattenventils ist bevorzugt spielbehaftet in dem Gehäuse eingesetzt. Zur Erzielung einer definierten Lageposition bietet es sich weiterhin an, die Ventilscheibe unter Einhaltung eines ausreichenden Einbauspiels an der Innenwand des Gehäuses zu zentrieren.
Zur Bildung einer Übertrittsöffnung schließt die Ventilscheibe zumindest eine versetzt zur Öffnung des Gehäuses für den Hydraulikfluideintritt versetzte Ausnehmung oder Öffnung ein. Um eine möglichst widerstandsfreie ungehinderte Einströmung des Hydraulikfluids in den Druckraum zu gewährleisten bietet es sich an, die Ventilscheibe mit mehreren symmetrisch positionierten Öffnungen zu versehen.
Eine bevorzugte Ausgestaltung der Ventilscheibe, die wirksam eine Geräuschentwicklung im Betriebszustand unterbindet sieht vor, eine aus einem Gummiwerkstoff oder einem Kunststoff hergestellte Ventilscheibe einzusetzen. Als Kunststoff eignet sich dazu bevorzugt HNBR oder RSHB.
Erfindungsgemäß bietet es sich außerdem an, die Ventilscheibe mittels einer Verschnappung, an dem Zwischenboden zu befestigen. Vorteilhaft ist dazu der durch eine zentrische Öffnung der Ventilscheibe geführte Zapfen an dem freien Ende mit einer radial nach außen gerichteten Wulst versehen. Nach Aufschieben einer aus einem elastischen Werkstoff hergestellten Ventilscheibe auf den Zapfen bewirkt die Wulst eine wirksame, auch als Zerfallssicherung zu bezeichnende Verliersicherung der Ventilscheibe. Diese Maßnahme vereinfacht die Montage bzw. das Handling des gesamten Plattenventils.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere erfindungsgemäße Maßnahmen werden nachstehend anhand der Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigen:
1 in einer Schnittdarstellung ein erfindungsgemäßes als Plattenventil aufgebautes Rückschlagventil;
2 in einer Schnittansicht das Rückschlagventil gemäß einer Linie 2-2 gemäß 1;
3 ein erfindungsgemäßes Rückschlagventil als Einzelteil, das eine Zerfallsicherung einschließt.
Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
Die 1 zeigt den teilweisen Aufbau eines hydraulischen Spannsystems 1, dass für eine in 1 nicht abgebildeten Zugmitteltrieb einer Brennkraftmaschine bestimmt ist. Der Aufbau des Spannsystems 1 umfasst ein rotationssymmetrisch gestaltetes, topfartig ausgebildetes Gehäuse 2, in dem ein Kolben 3 linear verschiebbar geführt ist. Das Gehäuse 2 in Verbindung mit dem Kolben 3 begrenzen einen mit Hydraulikfluid gefüllten Druckraum 4. Zur kraftschlüssigen, angefederten Anordnung des Kolbens 3 ist eine Druckfeder 5 im Druckraum 4 eingesetzt, die sich gegenseitig vom Kolben 3 an einem Zwischenboden 6 abstützt. Eine Stellbewegung des Kolbens 3 beeinflusst das im Druckraum 4 eingeschlossene Volumen des Hydraulikfluids. Bei einer Kolbenbewegung in Pfeilrichtung verringert sich der Druck im Druckraum 4, sodass nach Erreichen einer definierten Druckdifferenz über einen Eintritt 7a, 7b, der mit einer in 1 nicht abgebildeten Druckleitung verbunden ist, Hydraulikfluid in den Druckraum 4 nachströmen kann, sobald ein als Plattenventil gestaltetes Rückschlagventil 10 den Eintritt 7a, 7b öffnet. Als Rückschlagventil 10 ist ein scheibenartig bzw. plattenförmig ausgebildeter Ventilkörper 9 vorgesehen, der in einem von dem Zwischenboden 6 und dem Boden 8 des Gehäuses 2 begrenzten Einbauraum 11 eingesetzt ist. Eine Beabstandung des Zwischenbodens 6 zu dem Boden 8 erfolgt über einen zentrischen Zapfen 12, über den der Zwischenboden 6 an dem Boden 8 abgestützt ist. Dabei ist der Zapfen 12 durch eine zentrische Öffnung 13 des Ventilkörpers 9 geführt. Um eine widerstandsfreie Strömung vom Eintritt 7a, 7b in den Druckraum 4 zu ermöglichen ist der Ventilkörper 9 sowie der Zwischenboden 6 gegenüber einer Innenwand 14 des Gehäuses 2 spielbehaftet angeordnet. Bei einer der Pfeilrichtung entgegen gesetzten Kolbenbewegung wird Hydraulikfluid aus dem Druckraum 4 über einen Leckspalt 19, der sich zwischen dem Kolben 3 und der Innenwand 14 einstellt abgeführt.
Aus der 2 sind weitere Details des Rückschlagventils 10 ersichtlich. Zur Erzielung einer optimalen widerstandsfreien Umströmung des Ventilkörpers 9 in der geöffneten Position weist dieser am Außenumfang symmetrisch angeordnete Ausnehmungen 15 auf. Weiterhin zeigt die 2 vier als Bohrungen in den Zwischenboden 6 eingebrachte Übertritte 16, die ebenfalls dazu vorgesehen sind, das Hydraulikfluid ungehindert in den Druckraum 4 eintreten zu lassen.
Die 3 zeigt das Rückschlagventil 10 in einer Einzelteilzeichnung, das den Zwischenboden 6 sowie den Ventilkörper 9 umfasst. Zur Schaffung einer Zerfallssicherung beider Bauteile ist der Zapfen 12 endseitig mit einer partiell oder umlaufend angeordneten Wulst 17 versehen, die nach Montage des Ventilkörpers 9 aufgrund einer radialen Überdeckung gegenüber der Öffnung 13 eine wirksame Verliersicherung 18 bildet. Dazu ist der Ventilkörper 9 vorzugsweise aus einem elastischen Material wie Kunststoff hergestellt, der bei der Montage durch eine radiale Aufweitung der Öffnung 13 auf den Zapfen 12 aufschiebbar ist. Außerdem verdeutlicht die 3 die Dimensionierung und Lage der Ausnehmungen 15 im Bereich einer Außenkontur des Ventilkörpers 9, sowie die als Bohrungen gestalteten Übertritte 16 des Zwischenbodens 6, die gemeinsam das Einströmen des Hydraulikfluids in den Druckraum 4 verbessern.
Bezugszeichenliste

1: Spannsystem
2: Gehäuse
3: Kolben
4: Druckraum
5: Druckfeder
6: Zwischenboden
7a: Eintritt
7b: Eintritt
8: Boden
9: Ventilkörper
10: Rückschlagventil
11: Einbauraum
12: Zapfen
13: Öffnung
14: Innenwand
15: Ausnehmung
16: Übertritt
17: Wulst
18: Verliersicherung
19: Leckspalt

Claims

Als ein Plattenventil ausgebildetes, in einem Hydrauliksystem eingesetztes Rückschlagventil (10), umfassend ein rotationssymmetrisch gestaltetes, topfartiges Gehäuse (2), zur Aufnahme eines linear verschiebbaren, angefederten Kolbens (3), der gemeinsam mit dem Gehäuse (2) einen mit Hydraulikfluid gefüllten Druckraum (4) begrenzt, wobei das Gehäuse zumindest einen Eintritt (7a, 7b) aufweist, dem ein Ventilkörper (9) zugeordnet ist, wobei innerhalb des Gehäuses (2) beabstandet zu einem Boden (8) ein zumindest einen Übertritt (16) einschließender Zwischenboden (6) eingesetzt ist, an dem kolbenseitig eine Druckfeder (5) abgestützt ist und der gegenseitig einen Einbauraum (11) für einen als Platte oder Scheibe ausgebildeten Ventilkörper (9) begrenzt, und der mit dem Eintritt (7a, 7b) zusammenwirkende Ventilkörper (9) bei einer Druckdifferenz eine Strömung des Hydraulikfluids in den Druckraum (4) sicherstellt, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenboden (6) über zumindest einen Zapfen (12) an dem Boden (8) abgestützt ist.
Plattenventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper (9) an dem Zapfen (12) des Zwischenbodens mittels einer Verliersicherung (18) gesichert ist.
Plattenventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Zapfen (12) durch eine Öffnung (13) des Ventilkörpers (9) geführt ist.
Plattenventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenboden (6) an einer umlaufenden Stufe des Gehäuses (2) abgestützt ist.
Plattenventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bildung von Übertrittsöffnungen der Zwischenboden (6) und/oder der Ventilkörper (9) am Außenumfang radial nach innen gerichtete Ausnehmungen (15) einschließt.
Plattenventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der eine weitestgehend geschlossene Kreisfläche bildende Ventilkörper (9) in dem Gehäuse (2) an einer Innenwand (14) unter Einhaltung eines Einbauspiels geführt ist.
Plattenventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper (9) zumindest eine zu dem Eintritt (7a, 7b) des Gehäuses (2) versetzte Ausnehmung oder Öffnung einschließt.
Plattenventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper (9) aus einem elastischen Werkstoff, insbesondere Gummiwerkstoff oder einem Kunststoff, wie HNBR oder RSHB hergestellt ist.