DE102007016010A1

DE102007016010A1 - Plattenventil, ausgebildet als ein Rückschlagventil für ein Hydrauliksystem

Info

Publication number: DE102007016010A1
Application number: DE102007016010A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dipl.-Ing. Lorz (FH)
Original assignee: Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2007-04-03
Filing date: 2007-04-03
Publication date: 2008-10-09
Also published as: WO2008119621A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Plattenventil (8), das bevorzugt als Rückschlagventil in einem Spannsystem oder einem Hydrauliksystem eingesetzt ist. Das Plattenventil (8) umfasst ein topfartiges Gehäuse (2) zur Aufnahme eines verschiebbar angeordneten Kolbens (3), der gemeinsam mit dem Gehäuse (2) einen mit Hydraulikfluid gefüllten Druckraum (4) begrenzt. Zum Eintritt des Hydraulikfluids in den Druckraum (4) sind in dem Boden (5) Öffnungen (6a, 6b) eingebracht, die mit einer in dem Gehäuse (2) eingesetzten hochelastischen Ventilscheibe (9) zusammenwirken. Durch die radial versetzt zu einer Abstützfläche des Federmittels (7) an der Ventilscheibe (9) eingebrachten Öffnungen (6a, 6b) stellt sich bei einem Unterdruck im Druckraum (4) ein selbsttätiges Abheben der Ventilscheibe (9) im Bereich der Öffnungen (6a, 6b) ein.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Plattenventil, das insbesondere als Rückschlagventil in einem Hydrauliksystem eingesetzt wird. Der Aufbau des Plattenventils umfasst ein rotationssymmetrisch gestaltetes, topfartiges Gehäuse, das zumindest eine Öffnung in einem Boden aufweist zum Eintritt eines Hydraulikfluids. Der Öffnung ist innerhalb des Gehäuses ein scheibenartig gestalteter Ventilkörper zugeordnet, der angefedert an dem Boden anliegt.
Hintergrund der Erfindung
Ein hydraulisches Spannsystem für Zugmitteltriebe von Brennkraftmaschinen erfordert ein schnelles Ansprechverhalten, um beispielsweise bei hochfrequenten Schwingungen des Zugmittels stets eine ausreichende Vorspannung bzw. Dämpfung zu gewährleisten. Dieser Forderung entsprechend, sind die in Spannsystemen integrierten Rückschlagventile so auszulegen, damit nach einem Absteuern des Hydraulikfluids über einen Leckspalt innerhalb des Spann systems, der Druckraum über die Versorgungsleitung kurzzeitig mit Hydraulikfluid aufgefüllt werden kann.
Eine Spannvorrichtung mit einem geschlossenen Hydraulikfluid-Kreislauf offenbart die US 49 40 447 . Bei dieser Vorrichtung wird zur Dämpfung zwischen einer Vorratskammer und einer Druckkammer das Hydraulikfluid über ein Rückschlagventil ausgetauscht. Als Rückschlagventil dient ein starrer plattenförmig gestalteter Ventilkörper, der mit einer zentrischen Öffnung für das Hydraulikfluid zusammenwirkt. Diese Anordnung kann zu instabilen Positionen des Ventilkörpers führen, da dieser nicht ganzflächig abgestützt ist. Außerdem besteht für diese Anordnung die Gefahr einer nachteiligen Geräuschentwicklung.
Aus der DE 10 2004 018 566 A1 ist eine Spannvorrichtung bekannt, die einen scheibenförmigen Ventilkörper einschließt. Das dabei vorgesehene konstruktive Konzept umfasst zumindest drei zur Komplettierung des Rückschlagventils erforderlich Einzelteile, die jeweils ein aufwändiges Herstellverfahren erfordern.
Aufgabe der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein bauraumoptimiertes, kostengünstig herstellbares Rückschlagventil bereitzustellen.
Zusammenfassung der Erfindung
Zur Lösung dieser Problemstellung umfasst das erfindungsgemäße Plattenventil eine unmittelbar von einem Federmittel beaufschlagte Ventilscheibe, die außerhalb eines Abstützbereichs eines Federmittels mit zumindest zwei Öffnungen des Gehäuses zusammenwirkt. Eine Öffnung des Plattenventils erfolgt, wenn der am Boden des Gehäuses anstehende Druck des Hydraulikfluids den Druck innerhalb des Gehäuses übertrifft, wobei das über die Öffnungen eintretende Hydraulikfluid die hochelastische Ventilscheibe partiell vom Boden ab hebt. Der erfindungsgemäße Ventilkörper, ausgebildet als Plattenventil in Form einer elastischen Scheibe ist kostengünstig herstellbar. Im Einbauzustand ist der Ventilkörper über das Federmittel dauerfest lagepositioniert und erfordert folglich keine weitere Führung. Die Einbaulage bewirkt, dass eine äußere die Abstützfläche des Federmittels radial umschließende Randzone des Plattenventils bei einer sich einstellenden Druckdifferenz frei beweglich abhebt und somit das Hydraulikfluid ungehindert in das Gehäuse einströmen lässt. Das erfindungsgemäße Plattenventil ist bevorzugt für kostenoptimierte Spannsysteme einsetzbar.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche 2 bis 8.
Als ein bevorzugter Werkstoff für die erfindungsgemäße Ventilscheibe ist ein Gummiwerkstoff oder ein Kunststoff, wie beispielsweise HNBR vorgesehen. Ventilscheiben aus diesem Werkstoff erfüllen alle Anforderungen hinsichtlich der Dauerfestigkeit und Funktion, die an ein Plattenventil für Spannvorrichtungen gestellt werden.
Eine gewünschte schnelle Ansprechbarkeit, d. h. optimale Schalthysterese des Plattenventils wird erreicht, indem ein möglichst großer Abstand zwischen der Außenkontur des Federmittels und der Anordnung der Öffnungen im Boden des Gehäuses vorgesehen ist, die von dem Plattenventil überdeckt werden. Zur Erreichung dieses Ziels ist das vorteilhaft als Schraubenfeder ausgelegte Federmittel mit einem konisch verjüngenden bzw. eingezogenen Federende an der Ventilscheibe abgestützt. Diese Maßnahme bewirkt einen gewünschten vergrößerten radialen Abstand zwischen der Außenkontur des Federmittels und den Öffnungen im Boden des Gehäuses, was sich gleichzeitig vorteilhaft auf die Elastizität der Ventilscheibe auswirkt. Für einen relativ groß dimensionierten Gehäuseboden, dessen Durchmesser den Plattenventil-Durchmesser deutlich übertrifft, bietet sich eine zentrierte Einbaulage der Ventilscheibe an. Bevorzugt ist dazu die Ventilscheibe mit Zentriernasen versehen, die eine zentrierte Einbaulage an dem Boden des Gehäuses bewirken.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung schließt eine Stellwegbegrenzung bzw. Hubbegrenzung der Ventilscheibe ein. Dazu bietet sich eine separate in dem Gehäuse eingesetzte Bordscheibe an. Im Einbauzustand begrenzt der von dem Boden des Gehäuses beabstandete, die Ventilscheibe radial überdeckende Bord einen Öffnungsgrad der Randzone der Ventilscheibe.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Zwei, die Erfindung verdeutlichende Ausführungsbeispiele werden nachfolgend näher beschrieben. Es zeigen:
1 ein in einer Kolben-Zylindereinheit eines Hydrauliksystems integriertes erfindungsgemäßes Plattenventil;
2 vergrößert dargestellt, die Anordnung des Plattenventils gemäß 1.
Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
Eine Kolben-Zylindereinheit 1, die Teil einer nicht weiter dargestellten Spannvorrichtung oder eines Hydrauliksystems ist, zeigt die 1. Die Kolben-Zylindereinheit 1 umfasst ein topfartig gestaltetes, spanlos, insbesondere durch ein Tiefziehverfahren hergestelltes Gehäuse 2, in dem ein Kolben 3 linear verschiebbar geführt ist. Gemeinsam mit dem Gehäuse 2 begrenzt der Kolben 3 einen mit einem Hydraulikfluid gefüllten Druckraum 4. Zur Befüllung des Druckraums 4 mit einem Hydraulikfluid sind in einem Boden 5 des Gehäuses 2 Öffnungen 6a, 6b eingebracht, die mit einer Versorgungsleitung in Verbindung stehen. Der Druckraum 4 dient zur Aufnahme eines als Schrauben-Druckfeder ausgeführten Federmittels 7, das eine Kraft in Pfeilrichtung auf den Kolben 3 ausübt. Weiterhin ist in dem Druckraum 4 ein Plattenventil 8 integriert, das als Ventilkörper eine hochelastische Ventilscheibe 9 einschließt. Für die Ventil scheibe 9 ist eine Einbaulage vorgesehen, bei der das Federmittel 7 kraftschlüssig an dem Boden 5 anliegt und gleichzeitig die Öffnungen 6a, 6b überdeckt. Das Federmittel 7 ist über eine von dem Durchmesser „d" bestimmte kreisringförmige Fläche an der Ventilscheibe 9 abgestützt, wobei die Öffnungen 6a, 6b außerhalb der Abstützfläche des Federmittels 7 angeordnet sind.
Nachfolgend eine Beschreibung der Funktionsweise des Plattenventils 8. Bei einer Stellbewegung des Kolbens 3 entgegen der Pfeilrichtung wird eine Teilmenge des Hydraulikfluids über einen sich einstellenden Leckspalt 10 zwischen einer Mantelfläche des Kolbens 3 und einer Innenwandung 11 des Gehäuses 3 aus dem Druckraum 4 verdrängt. Diese Stellbewegung des Kolbens 3 bewirkt einen erhöhten Druck im Druckraum 4, wodurch die Ventilscheibe 9 gegen den Boden 5 gepresst wird und damit die Öffnungen 6a, 6b wirksam verschließt. Bei einer in Pfeilrichtung gerichteten Stellbewegung des Kolbens 3 entsteht im Druckraum 4 eine Druckdifferenz bzw. ein Unterdruck, wodurch das in der Vorratsleitung anstehende Hydraulikfluid über die Öffnungen 6a, 6b in den Druckraum 4 nachströmen kann. Dabei hebt sich die hochelastische Ventilscheibe 9 zumindest lokal im Bereich der Öffnungen 6a, 6b von dem Boden 5, bis zur Erreichung eines Druckausgleichs zwischen der Vorratsleitung und dem Druckraum 4. Alternativ zu der in 1 abgebildeten Lösung bietet es sich an, die Kolben-Zylindereinheit 1 auch mit mehr als zwei Öffnungen im Boden 5 zu versehen.
Weitere Details der Kolbenzylindereinheit 1 zeigt die 2. Zur Erreichung einer verbesserten Elastizität der Ventilscheibe 9 ist das als Schrauben-Druckfeder ausgebildete Federmittel 7 mit einem konisch verjüngenden Federende 12 an der Ventilscheibe 9 abgestützt. Diese Ausbildung des Federmittels 7 hat zur Folge, dass sich ein größerer radialer Abstand zwischen einer durch den Durchmesser „d" bestimmten Kontaktzone oder Abstützfläche des Federendes 12 an der Ventilscheibe 9 und der Lage der durch den Durchmesser „D" gekennzeichneten Öffnungen 6a, 6b einstellt. Als Stellwegbegrenzung für den sich öffnenden Bereich der Ventilscheibe 9 ist eine Bordscheibe 13 in dem Gehäuse 2 eingesetzt. Die Bordscheibe 13 kann weiterhin optional einen Bord 14 einschließen, der versetzt zum Boden 5 angeordnet eine radiale Überdeckung zu der Außenkontur der Ventilscheibe 9 aufweist. Die Bordscheibe 13 begrenzt einen Schwenkwinkel des örtlich abhebenden Bereichs der Ventilscheibe 9 im Bereich der Öffnungen 6a, 6b, verdeutlicht durch den strichpunktierten Bereich. Die Bordscheibe 13 sichert den örtlich abhebenden Bereichs der Ventilscheibe 9 insbesondere bei einer impulsartigen Stellbewegung des Kolbens 3 in Pfeilrichtung. Die Ventilscheibe 9 ist weiterhin im Bereich der Außenkontur mit symmetrisch angeordneten Zentriernasen 15 versehen, über die sich eine zentrierte Einbaulage der Ventilscheibe 9 gegenüber der Bordscheibe 13 einstellt.

1: Kolben-Zylindereinheit
2: Gehäuse
3: Kolben
4: Druckraum
5: Boden
6a: Öffnung
6b: Öffnung
7: Federmittel
8: Plattenventil
9: Ventilscheibe
10: Leckspalt
11: Innenwandung
12: Federende
13: Bordscheibe
14: Bord
15: Zentriernase

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- US 4940447 [0003]
- DE 102004018566 A1 [0004]

Claims

Plattenventil, insbesondere eingesetzt als ein Rückschlagventil in einem Hydrauliksystem, umfassend ein rotationssymmetrisch gestaltetes, topfartiges Gehäuse (2), zur Aufnahme eines linear verschiebbaren Kolbens (3), der gemeinsam mit dem Gehäuse (2) einen mit Hydraulikfluid gefüllten Druckraum (4) begrenzt, wobei für einen Eintritt des Hydraulikfluids in einem Boden (5) des Gehäuses (2) zumindest eine Öffnung (6a, 6b) vorgesehen ist, der ein scheibenartig gestalteter, angefederter Ventilkörper zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der von einem Federmittel (7) beaufschlagte Ventilkörper als eine hochelastische Ventilscheibe (9) ausgebildet ist, die außerhalb eines Abstützbereichs des Federmittels (7) mit zumindest zwei Öffnungen (6a, 6b) des Gehäuses (2) zusammenwirkt und die Ventilscheibe (9) bei einer Druckdifferenz eine Strömung des Hydraulikfluids in den Druckraum (4) gewährleistet.
Plattenventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilscheibe (9) aus einem Gummiwerkstoff oder einem Kunststoff, wie HNBR oder RSHB hergestellt ist.
Plattenventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungen (6a, 6b) radial versetzt zu einer Außenkontur eines als Schraubendruckfeder ausgelegten Federmittels (7) in dem Boden (5) des Gehäuses (2) eingebracht sind.
Plattenventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Federmittel (7) mit einem sich konisch verjüngenden Federende (12) an der Ventilscheibe (9) abgestützt ist.
Plattenventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die eine Kreisfläche bildende Ventilscheibe (9) in dem Gehäuse (2) oder an dem Boden (5) zentriert ist.
Plattenventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilscheibe (9) außenseitig angeordnete, eine Einbaulage der Ventilscheibe (9) festlegende Zentriernasen (15) einschließt.
Plattenventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass für die Ventilscheibe (9) zumindest im Bereich der Öffnungen (6a, 6b) eine Stellwegbegrenzung vorgesehen ist.
Plattenventil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Gehäuse (2) eine Bordscheibe (13) eingesetzt ist, die mit einem von dem Boden (5) des Gehäuses (2) beabstandeten Bord (14) einen Öffnungsgrad der Ventilscheibe (9) begrenzt.