DE102009004863A1

DE102009004863A1 - Ventilfeder für ein Plattenventil

Info

Publication number: DE102009004863A1
Application number: DE102009004863A
Authority: DE
Inventors: Marco Kowalski
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2009-01-16
Filing date: 2009-01-16
Publication date: 2010-07-22
Also published as: CN101782158A; CN101782158B; US20100181518A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein als ein hydraulisches Einwegventil ausgebildetes Plattenventil (2), das eine Ventilplatte (18), eine einteilige Ventilfeder (19) sowie ein Halteelement (22) umfasst und in einem Kolben (4) integriert ist und dabei einer Zuführöffnung (13) zugeordnet ist. Das rotationssymmetrisch gestaltete Plattenventil (2) ist in einer Aufnahme (14) des Kolbens (4) eingesetzt. Die zwischen der Ventilplatte (18) und dem Halteelement (22) positionierte Ventilfeder (19) ist als eine Lochscheibe ausgebildet, an der innenseitig zumindest zwei separate, zueinander versetzt angeordnete, gewunden gestaltete Federzungen (23) vorgesehen sind, die kraftschlüssig an einer Ventilplatte (18) abgestützt sind.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein als hydraulisches Einwegventil ausgebildetes Plattenventil, das eine Ventilplatte, eine einteilige Ventilfeder sowie ein Halteelement umfasst. Das Plattenventil ist in einem Gehäuse integriert und einer Steueröffnung zugeordnet.
Hintergrund der Erfindung
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, so dass 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 zumindest einer Ausführungsform kommt ein plattenförmiger Ventilkörper zum Einsatz, der lose in einem Ventilkäfig aufgenommen ist.
Diesen bekannten Plattenventilen gemeinsam ist ein relativ großer Bauraum, der unmittelbar Einfluss auf den erforderlichen Einbauraum des Hydraulikventils der Spannvorrichtung nimmt.
Aufgabe der Erfindung
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein bauraumoptimiert gestaltetes, kostengünstig herstellbares Plattenventil zu realisieren.
Zusammenfassung der Erfindung
Zur Lösung der vorliegenden Aufgabenstellung ist erfindungsgemäß ein als Plattenventil ausgebildetes Hydraulikventil vorgesehen, bei dem die rotationssymmetrisch gestalteten Bauteile des Plattenventils in einer Aufnahme eines Gehäuses eingesetzt sind. Die zwischen der Ventilplatte und dem Halteelement positionierte Ventilfeder ist als Lochscheibe ausgebildet, mit innenseitig zumindest zwei separaten, zueinander versetzt angeordneten, gewunden gestalteten Federzungen. Diese bogenförmig begrenzt zueinander beabstandeten Federzungen sind in der Einbaulage mit einem Endbereich an der Ventilplatte abgestützt, wodurch sich vorteilhaft ein der Anzahl der Federzungen entsprechender nahezu punktförmiger Kontaktbereich einstellt. Aufgrund dieser Abstützung der Ventilfeder an der Ventilplatte stellt sich eine definierte, weitestgehend ortsfeste Kraftübertragung von der Ventilfeder auf die Ventilplatte ein. Dadurch ergibt sich eine geringe Rückstellkraft des Ventilelementes, verbun den mit einer kurzen Reaktionszeit, d. h. einem schnellen Öffnen des Ventilelementes bei einem auftretenden Differenzdruck zwischen dem Vorratsraum und dem Druck- bzw. Hochdruckraum. Die Federzungen sind dabei so positioniert, dass ein Verschleiß der Ventilfeder durch Kontakt der Federzungen untereinander unterbleibt. In der Blocklage der erfindungsgemäßen Ventilfeder stellt sich vorteilhaft weiterhin eine maximale Bauhöhe ein, die der Bauteilstärke der Ventilfeder entspricht, wodurch sich der Federweg effektiver nutzen lässt und gleichzeitig höhere Federkräfte realisierbar sind. Aus geometrischen Gründen wie einer relativ große Blechstärke sowie der relativ breiten Federzungen stellen sich im Vergleich zu bisher üblichen Spiraldruckfedern deutlich höhere Federkräfte ein.
Durch die Plattenausführung ist das erfindungsgemäße Ventilfederkonzept ausschließlich in axialer Richtung beweglich. Eine radiale Bewegung oder ein Drehen ist aufgrund einer Verklemmung des Halteelementes ausgeschlossen. Weiterhin unterbleibt auch ein Federknicken bzw. Ausknicken der erfindungsgemäß ausgebildeten Ventilfeder.
Mit der Ventilfeder gemäß der Erfindung können wesentliche Vorteile hinsichtlich der Dynamik, der Reaktionsfähigkeit, d. h. schneller Dämpfkraftaufbau sowie der Lebensdauer erzielt werden, was sich insbesondere für die Anwendung der Ventilfeder in Plattenventilen für hydraulische Spannsysteme vorteilhaft erweist. Beispielsweise kann mit der erfindungsgemäßen Ventilfeder eine Ventildynamik von > 100 Hz erreicht werden.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche 2 bis 6.
Bevorzugt umfasst die Ventilfeder drei symmetrisch verteilt angeordnete Federzungen, wodurch sich eine optimale Abstützung der Ventilfeder an der Ventilplatte einstellt. Als bevorzugter Werkstoff zur Herstellung der Ventilfeder eignet sich ein dünnes Stahl- oder Federblech. Alternativ kann die Ventilfeder aus Kunststoff hergestellt werden. Unabhängig von dem Werkstoff sind die Feder zungen so gestaltet oder vorgeformt, dass diese eine dauerhafte Vorspannung im Einbauzustand gewährleisten. Für das erfindungsgemäße Plattenventil ist bevorzugt eine Bauteilstärke von ≤ 5 mm vorgesehen.
Für die Ventilfeder ist eine Einbaulage vorgesehen, wodurch die Ventilplatte in Schließrichtung des Plattenventils kraftschlüssig beaufschlagt wird.
Bevorzugt ist diese erfindungsgemäße Ventilfeder für ein Plattenventil bestimmt, das in einem hydraulischen Spannelement eines Zugmitteltriebs eingesetzt ist.
Bevorzugt wird die erfindungsgemäße Ventilfeder für Plattenventile von hydraulischen Spannelementen eines Zugmitteltriebs eingesetzt. 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 beispielsweise von einem Vorratsraum und einer gehäuseseitigen Steueröffnung über das Plattenventil. Das erfindungsgemäße bauraumoptimierte, insbesondere für den Einsatz in Spannsystemen für Kettentriebe bestimmte Plattenventil kann beispielsweise in einem Kolben eingesetzt werden, um einen Fluidstrom von einem Vorratsraum zu einem Hochdruckraum zu ermöglichen und einen umgekehrten Fluidstrom zu unterbinden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf zwei Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 in einer Seitenansicht ein hydraulisches Spannelement mit einem Plattenventil, dem eine erfindungsgemäße Ventilfeder zugeordnet ist;
2 in einem vergrößerten Maßstab ein Detail des Kolbens gemäß 1;
3: in einer Ansicht die erfindungsgemäße Ventilfeder;
4: alle Einzelteile des Plattenventils.
Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
In 1 ist ein hydraulisches Spannelement 1 für einen Zugmitteltrieb mit integriertem Plattenventil 2 dargestellt. Das Spannelement 1 umfasst einen Zylinder 3, in dem ein Kolben 4 längsverschiebbar geführt ist. Der Zylinder 3 und der Kolben 4 sind getrennten Gehäusen 5, 6 zugeordnet, die übereinstimmend jeweils ein Befestigungsauge 7, 8 aufweisen. Eine den Zylinder 3 und den Kolben 4 außenseitig umschließende Druckfeder 9 bewirkt eine Spreizkraft zwischen diesen Bauteilen. Der Kolben 4 begrenzt dabei einen im Zylinder 3 eingeschlossenen und mit einem Hydraulikfluid gefüllten Druckraum 10. Zur Beaufschlagung des Druckraums 10 mit dem Hydraulikfluid aus einem in dem Kolben 4 integrierten Vorratsraum 11 ist in einem Boden 12 des Kolbens 4 zentrisch eine Zuführbohrung 13 eingebracht. In einer Aufnahme 14 des Kolbenbodens ist als Einwegventil ein mit der Zuführbohrung 13 in Verbindung stehendes Plattenventil 15 eingebracht.
Bei einer Stellbewegung des Kolbens 4 in eine der Pfeilrichtung abgewandten Richtung wird das Hydraulikfluid aus dem Druckraum 10 über einen sich einstellenden Leckspalt 15 zwischen dem Kolben 4 und einer Innenwandung 16 des Zylinders 3 verdrängt und gelangt über eine Aussparung 17 in den Vorratsraum 11 des Kolbens 4. Der sich dabei einstellende erhöhte Druck im Druckraum 10 presst eine Ventilplatte 18 des Plattenventils 2 gegen einen Ventilsitz 20 im Boden 12. Bei einer in Pfeilrichtung gerichteten Kolbenbewegung entsteht im Druckraum 10 ein Sog bzw. ein Unterdruck, der ein Öffnen des Plattenventils 2 auslöst, sobald der Unterdruck eine die Ventilplatte 18 in Schließrichtung beaufschlagende Abstützkraft einer Ventilfeder 19 übertrifft, wodurch Hydraulikfluid aus dem Vorratsraum über die Zuführbohrung 6 in den Druckraum 4 gelangt.
Die 2 zeigt in einem größeren Maßstab die Einbaulage des Plattenventils 2 und verdeutlicht weitere Details. Die Ventilplatte 18 ist in der Aufnahme 14 des Kolbenbodens zentriert und steht dabei zur gezielten Anströmung mit einem Zuströmkanal 21 in Verbindung. Ein an dem Boden fixiertes Halteelement 22 sowie die Ventilfeder 19 bewirken eine stabile Einbaulage der Ventilplatte 18.
In der 3 ist die Ventilfeder 19 als Einzelteil abgebildet, die als Lochscheibe gestaltet, innenseitig drei jeweils separat angeordnete gewunden gestaltete Federzungen 23 umfasst.
Die 4 zeigt einer Explosionszeichnung alle Einzelteile des Plattenventils 2, das Halteelement 22, die Ventilfeder 19 sowie die Ventilplatte 18.

1: Spannelement
2: Plattenventil
3: Zylinder
4: Kolben
5: Gehäuse
6: Gehäuse
7: Befestigungsauge
8: Befestigungsauge
9: Druckfeder
10: Druckraum
11: Vorratsraum
12: Boden
13: Zuführbohrung
14: Aufnahme
15: Leckspalt
16: Innenwandung
17: Aussparung
18: Ventilplatte
19: Ventilfeder
20: Ventilsitz
21: Zuströmkanal
22: Halteelement
23: Federzunge

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

- EP 0919744 A1 [0002]
- US 4940447 [0003]

Claims

Plattenventil (2) ausgebildet als ein hydraulisches Einwegventil, das eine Ventilplatte (18), eine einteilige Ventilfeder (23) sowie ein Halteelement (22) umfasst und in einem Gehäuse integriert sowie einer Zuführbohrung (13) zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die rotationssymmetrisch gestalteten Bauteile des Plattenventils (2) in einer Aufnahme (14) des Kolbens (4) zentriert sind und die zwischen einer Ventilplatte (18) und einem Halteelement (22) positionierte Ventilfeder (19) als eine Lochscheibe ausgebildet ist, an der innenseitig zumindest zwei separat angeordnete, gewunden gestaltete Federzungen (23) angeordnet sind.
Plattenventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilfeder (23) drei symmetrisch verteilt angeordnete Federzungen (23) umfasst.
Plattenventil nach Anspruch 1 oder nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilfeder (19) aus einem dünnen Federblech hergestellt ist.
Plattenventil nach Anspruch 1 oder nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilfeder (19) aus Kunststoff hergestellt ist.
Plattenventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilfeder (19) in Schließrichtung des Plattenventils (2) vorgespannt eingesetzt ist.
Plattenventil, das für ein hydraulisches Spannelement (1) eines Zugmitteltriebs bestimmt ist, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Plattenventil (2) in einem Kolben (4) eingesetzt ist, und bei einer Fluidstromrichtung von einem Vorratsraum (11) zu einem Druckraum (10) geöffnet und bei einer umgekehrten Fluidstromrichtung geschlossen ist.